21世纪是生命科学的世纪，现代科学必将利用最先进的科技揭开生物的神秘面纱。自从DNA的结构被发现并被证实与遗传相关以来，科学家们就开始了漫长的基因探索之路，基因组的建立大大的推进了基因研究进度，而生命活动的主要承担者——蛋白质自然也受到各界的重视。蛋白质组学的提出与蛋白质组的建立对新的蛋白质研究方法提出要求，方便，快捷，准确性高，特异性强，高通量的方法受到大家的关注，并成为分析科学的重点学科^[1]。氨基酸作为蛋白质的组成成分，在研究蛋白质等领域起到重要的作用。天然氨基酸只有20种，分必需氨基酸和非必须氨基酸两类。为了方便检测，在研究中多用非天然氨基酸即氨基酸的衍生物^[2]。

被一定波长的光照射后，可以发射出高于照射光波长的光的物质称为荧光物质，发射出的光叫荧光^[3]。荧光物质可以用于制作探针，荧光探针的概念比较广泛，当一个分子能在某一物质或者体系的物理性质发生变化时自身的荧光信号发生相应的改变，就可以称该分子为某物质或者体系的荧光探针^[4]。蛋白质中含有芳香族的氨基酸在特定波长照射后会有荧光产生，这类荧光称为内源性荧光^[5]。非天然氨基酸制作的荧光探针因其种类繁多，化学以及物理性质可以自行设计而受到欢迎。

蛋白质种类繁多，其功能与结构关系很大，血清白蛋白是血浆中含量最多的蛋白质，并且在生命活动中起着重要的运输和储存功能，是生物体内具有重要生理功能的大分子^[6]。许多科学家用各种荧光染色剂最为指示剂来研究该类蛋白质的结构，但此类染料缺陷较大。崔景强^[7]设计了二苯乙烯类荧光探针，并成功进行测试。

只有能够吸收紫外-可见光的物质才有可能发出荧光，因此荧光物质必定含有共轭双键这样强吸收性的基团。含有苯环并带有共轭双键刚性平面的物质具有荧光^[8]，因此选择带苯环的苯丙氨酸为目标氨基酸，虽然苯丙氨酸含有芳香族苯环，能够产生内源性荧光，但是其在蛋白质中含量较多，不具代表性。因此以其衍生物中的苯乙烯基苯丙氨酸为主要目标，以其他类似的对位取代衍生物为研究方向，进行此次毕业设计。

因为终止码抑制技术的出现，人们已经可以将非天然氨基酸定向定点地嵌入任何的功能蛋白质中^[9]。利用具有特殊光学的非天然氨基酸的嵌入，研究者可以利用光谱学手段，来对蛋白质的结构以及内部活性进行检测^[10]。Cohen研究组合成的A ladan开启了蛋白质嵌入研究的新篇章，但是A ladan由于含萘，刚性较大，因此在许多方面有所缺陷，比如会影响目标蛋白的活性^[11]。池振国^[12]等在研究叔丁基苯咔唑衍生物发光材料时的实验设计给了本实验很大的启发。本实验将考虑并尝试将苯乙烯基，叔丁基，甲氧基等基团取代在苯丙氨酸的对位，研究不同基团对荧光量子产率的影响。

2. 研究的基本内容与方案

1.1. 具体步骤

1的合成：在 0℃下，将亚硫酰氯（1.00mL，13.7mmol）缓慢滴加到 4-碘-L-苯丙氨酸（800mg，2.75mmol）的甲醇（10mL）溶液中。滴加完毕后除去冰浴，反应混合物回流反应 2 小时，然后将溶液蒸发至干。粗产物用乙醚洗涤，得到 4-碘-L-苯基丙氨酸甲酯，为白色固体，其不经进一步纯化使用.

向 4-碘-L-苯丙氨酸甲酯的 CH 2Cl 2 （4mL）溶液中加入 N-甲基吗啉（910μL，8.25mmol）和二碳酸二叔丁酯（779mg，3.57mmol）。将反应混合物在氮气保护下室温搅拌 5 小时，随后真空蒸发溶剂。将残余物溶于乙酸乙酯（100mL）中，依次用饱和碳酸氢钠溶液（50mL），50mM 柠檬酸（50mL），水（50mL），饱和食盐水（50mL）洗涤，无水硫酸钠干燥有机相。将有机层过滤并真空浓缩，得到白色固体。粗产物用甲醇重结晶，收集滤液并减压蒸发至干，得到 N-（叔丁氧羰基）-4-碘-L-苯丙氨酸甲酯，为白色固体 948.9mg产率 85.2%。

2的合成：将上步产物（2.41g，5.95mmol）加入到 DMF/H 2O 的混合溶剂（DMF:H 2 0=1:1，36 ml）中，并加入 3.38 mol％的(dtbpf) 2 PdCl 2 （147mg），苯乙烯（3.15g，30.2mmol,5eq），三乙胺（2.7g，3eq），将反应混合物在氮气保护下，90℃反应 4h。反应停止后，用乙酸乙酯 250ml 稀释，饱和食盐水（250ml*2）萃取，无水硫酸钠干燥有机相，减压蒸发至干，得到粗产物，用石油醚:乙酸乙酯=5:1 柱层析分离，得到 1.85g 纯产物，为略带蓝色白色固体，产率 81.5%。^[13-14]

3的合成：将上步产物（214mg，0.561mmol）溶于含有四氢呋喃（12mL）和甲醇（3mL）的混合溶剂中，在 0℃下将氢氧化锂溶液（1.7mmol，12mL 溶液）缓慢滴加到反应混合物中，并将溶液在环境温度下搅拌 0.5 小时。然后滴加盐酸溶液（1M）直到 pH 低于 3，蒸发有机溶剂。之后用乙酸乙酯（50mL×3）萃取残余物。将合并的有机相用无水硫酸钠干燥，真空蒸发，得到白色固体。其不经进一步纯化直接使用。

将粗产物溶于 1,4-二氧六环（4mL）中，然后缓慢滴加盐酸（12M，2mL），随后在室温下搅拌 2 小时。蒸发有机溶剂，残余物用二氯甲烷（50mL×2）洗涤。然后将水层蒸发至干，得到最终产物，为白色固体 132mg（盐酸盐，77.6%）。^[15]

实验中各步产物都将进行核磁检测，熔点测试。最后一步还要测荧光光谱以及荧光量子产率。

测量荧光时为了有利于测定,一般都选择激发光谱的峰位测定发射光谱,选择发射光谱的峰位测定激发光谱。激发光谱与发射光谱呈镜象对称关系。

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21世纪是生命科学的世纪，现代科学必将利用最先进的科技揭开生物的神秘面纱。自从DNA的结构被发现并被证实与遗传相关以来，科学家们就开始了漫长的基因探索之路，基因组的建立大大的推进了基因研究进度，而生命活动的主要承担者——蛋白质自然也受到各界的重视。蛋白质组学的提出与蛋白质组的建立对新的蛋白质研究方法提出要求，方便，快捷，准确性高，特异性强，高通量的方法受到大家的关注，并成为分析科学的重点学科^[1]。氨基酸作为蛋白质的组成成分，在研究蛋白质等领域起到重要的作用。天然氨基酸只有20种，分必需氨基酸和非必须氨基酸两类。为了方便检测，在研究中多用非天然氨基酸即氨基酸的衍生物^[2]。

被一定波长的光照射后，可以发射出高于照射光波长的光的物质称为荧光物质，发射出的光叫荧光^[3]。荧光物质可以用于制作探针，荧光探针的概念比较广泛，当一个分子能在某一物质或者体系的物理性质发生变化时自身的荧光信号发生相应的改变，就可以称该分子为某物质或者体系的荧光探针^[4]。蛋白质中含有芳香族的氨基酸在特定波长照射后会有荧光产生，这类荧光称为内源性荧光^[5]。非天然氨基酸制作的荧光探针因其种类繁多，化学以及物理性质可以自行设计而受到欢迎。

蛋白质种类繁多，其功能与结构关系很大，血清白蛋白是血浆中含量最多的蛋白质，并且在生命活动中起着重要的运输和储存功能，是生物体内具有重要生理功能的大分子^[6]。许多科学家用各种荧光染色剂最为指示剂来研究该类蛋白质的结构，但此类染料缺陷较大。崔景强^[7]设计了二苯乙烯类荧光探针，并成功进行测试。

只有能够吸收紫外-可见光的物质才有可能发出荧光，因此荧光物质必定含有共轭双键这样强吸收性的基团。含有苯环并带有共轭双键刚性平面的物质具有荧光^[8]，因此选择带苯环的苯丙氨酸为目标氨基酸，虽然苯丙氨酸含有芳香族苯环，能够产生内源性荧光，但是其在蛋白质中含量较多，不具代表性。因此以其衍生物中的苯乙烯基苯丙氨酸为主要目标，以其他类似的对位取代衍生物为研究方向，进行此次毕业设计。

因为终止码抑制技术的出现，人们已经可以将非天然氨基酸定向定点地嵌入任何的功能蛋白质中^[9]。利用具有特殊光学的非天然氨基酸的嵌入，研究者可以利用光谱学手段，来对蛋白质的结构以及内部活性进行检测^[10]。Cohen研究组合成的A ladan开启了蛋白质嵌入研究的新篇章，但是A ladan由于含萘，刚性较大，因此在许多方面有所缺陷，比如会影响目标蛋白的活性^[11]。池振国^[12]等在研究叔丁基苯咔唑衍生物发光材料时的实验设计给了本实验很大的启发。本实验将考虑并尝试将苯乙烯基，叔丁基，甲氧基等基团取代在苯丙氨酸的对位，研究不同基团对荧光量子产率的影响。