祁彦涛[1]2016年在《联吡啶钌环糊精超分子聚合物的合成、性质及其在电致化学发光传感器中的应用研究》文中指出超分子化学是最近三十年发展起来的一门新兴学科,在已报道的多种超分子主体分子中,环糊精因为其内腔疏水而外部亲水,可以与许多有机、无机和生物分子形成包合物,从而成为超分子化学工作者感兴趣的研究对象。天然环糊精对客体分子的识别选择性较差,为此研究者将分子印迹技术(Molecular Imprinting Technique,简称MIT)引入到了环糊精超分子体系研究当中,利用该技术制备的分子印迹聚合物(Molecular Imprinted Polymer,简称MIP),具有理化性质稳定、可重复利用等特点。该技术提高了环糊精对客体分子的识别能力和选择性,已成为超分子领域研究的热点。近年来,基于环糊精及其衍生物的MIP被广泛应用于设计构建选择性化学传感器,然而它在以下几个方面还存在缺陷：(1)制备MIP的工艺比较复杂,需要借助交联剂发生聚合反应,费时费力；(2)真正将MIP固定在电极上的化学传感器的文献报道还较少；(3)直接构建在裸电极上的印迹传感器的灵敏度还有待提高；(4)基于环糊精的MIP在电致化学发光(ECL)传感器中的应用还较少。基于这些缺陷,本论文将联吡啶钌配合物修饰到环糊精边臂上,合成了一系列联吡啶钌环糊精聚合物。利用其在电极表面的强吸附特征,通过与模板分子自组装-吸附-洗脱等过程非常简便的制备了吸附于电极表面的分子印迹膜。由于联吡啶钌具有独特的ECL特性,我们成功构建了基于联吡啶钌环糊精聚合物和分子印迹技术的ECL传感器,并对这些传感器的分子识别效率和识别选择性进行了初步探讨。论文的主要内容如下：1、以β-环糊精为起始原料,在环糊精的边臂上引入4-(p-甲基苯)基-2,2'：6',2"-三联吡啶(p-TTP),合成了含有p-TTP和环糊精两个关键部件的化合物,并与三氯化钌形成配合物；此外我们对p-TTP进行修饰,分别在C-4位和C-4'位引入羧基和联苯二胺,生成含有氨基和羧基的联吡啶衍生物,通过与上述配合物的配位反应,得到含有两个p-TTP单元的金属钌环糊精,即Dp-TTP钌环糊精；最后通过分子首尾两端的羧基和氨基发生自身缩合反应得到了多聚体T6。为了考查环糊精上羟基对分子识别的影响,对羟基进行甲基保护,用类似的方法合成了多聚体T3。为了考查聚合度对聚合物性质的影响,又分别合成了单体配合物T4、二聚体配合物T5、参照配合物Ru(p-TTP)2Cl2以及甲基保护环糊精的单体配合物T1、二聚体配合物T2,以上配合物均利用核磁共振氢谱、碳谱以及MALDI-TOF MS进行了表征。2、同样以β-环糊精为起始原料,用叔丁基二甲基硅基(TBS)对C-6位的七个羟基进行保护,再用乙酰基保护C-2和C-3位的羟基,脱去C-6位的TBS保护基,通过Mitsunobu反应在C-6位上选择性的引入两个p-氨基苯基,合成了二取代的环糊精衍生物,利用酰化反应在其中一个苯胺基氮原子上引入2,2'-联吡啶(bpy),与RLu(bpy)2Cl2发生配位反应得到了单体配合物D1,通过分子首尾两端的羧基和氨基发生自身缩合反应得到了三联吡啶钌环糊精多聚体D2,以上配合物均利用核磁共振氢谱、碳谱以及lALDI-TOF MS进行了表征。3、对合成的一系列联吡啶钌环糊精衍生物进行了紫外、荧光、电致化学发光性质及在电极表面的吸附稳定性的研究,结果表明,三联吡啶钌环糊精衍生物具有较强的荧光和电致化学发光,Dp-TTP钌环糊精衍生物虽然荧光和电致化学发光较弱,但通过对配体的修饰,其发光强度得到了一定程度的提高。在研究这些配合物在玻碳电极的吸附稳定性的过程中,发现三个多聚体T3、T6和D2与单体配合物和二聚体配合物相比,表现出了更强的吸附能力和吸附稳定性。此外,通过原子力显微镜(AFM)观察了这些多聚物的微观结构,发现它们呈现出相互交错的网状结构,通过ALDI-TOF MS发现多聚体的聚合物大于6,这些正是它们具有良好吸附稳定性的原因。这些研究结果为构建基于分子印迹的ECL传感器提供理论与实验基础。4、研究了基于ECL发光的联吡啶钌环糊精对客体分子对甲基红(Dab)的分子识别特性,结果表明Dab对聚合物T6的ECL淬灭最为显著,对聚合物T3的ECL淬灭程度最小,这种规律可以总结为随着环糊精上被保护的羟基的数量的增加,其构建的ECL传感器对客体分子的识别能力逐渐减弱。结合这些配合物在电极表面吸附稳定性的研究结果,选取聚合物T3、T6和D2作为主体分子,以小檗碱(Berberine, BH)作为模板分子,通过分子自组装-吸附-洗脱,成功制备了分子印迹膜-玻碳电极,构建了MIP-ECL传感器,并将其应用于对BH和雌二醇(Estradiol, EST)的识别,结果表明基于T6构建的MIP-ECL传感器对模板分子BH的识别在识别效率和识别选择性上均表现出优异的性质。
孙延春[2]2006年在《β-环糊精及其衍生物超分子包合物研究》文中进行了进一步梳理该论文主要研究了β-环糊精及其衍生物超分子包合物，共分为五章。第一章：本章对环糊精与表面活性剂的基本性质进行归纳，同时介绍了环糊精超分子化学领域的研究概况及进展。第二章：通过表面张力法、荧光光谱法和~1H NMR研究了水溶液中β-环糊精(β-CD)与聚氧乙烯特辛基酚醚(Triton X-100)的包结作用。结果表明，在过量β-CD存在下，TritonX-100不能形成胶束，Triton X-100疏水性端包结在β-CD空腔内，Triton X-100荧光受到保护，~1H NMR进一步为此提供了佐证。在溶液中β-CD与Triton X-100形成了1：1二元包结物，表观包结常数为1.14×10~4L·mol~(-1)。结合实验结果，通过对比分子大小，从分子水平解释了β-CD与Triton X-100的包结作用。第三章：通过表面张力法、浊点法、硫氰酸钴铵显色法和~H NMR研究了β-CD与聚氧乙烯十二烷基醚(PL)的包结作用。结果表明，β-CD可与PL形成了2：1和3：1型两种超分子包结物，表现出不同的物理化学性质。PL的疏水性烷基链被包络进β-CD空腔中，形成了2：1的超分子包结物；PL的亲水性聚氧乙烯基链被包络进β-CD空腔中，形成了3：1的超分子包结物。结合实验结果，通过对比分子的大小，提出了β-CD对PL分子两种可能的包结模式。第四章：本章详细研究了8-苯胺基-1-萘磺酸铵盐(ANS)在不同溶剂中和β-环糊精及其衍生物中的荧光光谱。结果表明，ANS具有典型的双重荧光发射的性质，溶剂极性的大小和氢键的形成对ANS的荧光光谱有重要影响。β-环糊精及其衍生物均对ANS的荧光有增敏作用且能与ANS形成化学计量比为1：1超分子包合物。环糊精衍生物的取代基影响主体的配位能力。同时，进一步讨论了pH值及表面活性剂对ANS／CDs体系荧光光谱的影响，初步探讨了其中的作用机理。第五章：本章探讨了2-对甲苯胺基-6-萘磺酸钠(TNS)与β-环糊精及其衍生物超分子包合物的形成、包结比、稳定常数及包络模型。结果表明，β-环糊精及其衍生物均对TNS的荧光有增敏作用，β-环糊精及其衍生物能与TNS形成化学计量比为1：1的超分子包合物。主客体间的范德华力和疏水作用决定所形成包合物的稳定性。同时，研究了表面活性剂Triton X-100对TNS／CDs体系荧光光谱的影响。
姚虹[3]2005年在《超分子体系识别作用的研究与应用》文中研究表明超分子化学的研究是当前化学及生物化学前沿中最重要的领域之一,是研究以环糊精、冠醚、杯芳烃等大环化合物为主体,有机小分子等为客体,主客体间的非共价键相互作用力的学科。分子识别即主体物质对客体物质选择性结合并产生特定功能的过程,是超分子化学的重要研究内容。本文以β—环糊精、双功能基团化的冠醚硫脲衍生物为主体,分别研究了它们的分子识别、离子识别能力,具体内容包括以下几部分: 1、简要介绍了超分子化学的概况,并对以环糊精为受体的分子识别及以冠醚化合物为受体的离子识别研究所取得的主要成果和最新进展进行了评述。 2、制备了五种含有两个苯环的芳香族化合物与β—环糊精固体包结物,通过元素分析、差热—热重分析、X—射线粉末衍射分析及核磁共振对包结物进行了表征,同时测定了两种含有两个苯环的芳香族化合物与β—环糊精在液相中包结过程的热力学参数,发现分子间的氢键作用在β—环糊精与此类客体分子形成包结物的过程中起主要作用。 3、合成了五种臂式苯并15—冠—5,其中三种受体为新化合物,即双功能基团的冠醚硫脲衍生物。产物经元素分析、红外光谱及核磁共振表征,运用紫外光谱滴定法研究了五种冠醚化合物与碱金属的阳离子识别作用,并对其与无机离子对的识别进行了研究,结果表明双功能基团的冠醚硫脲衍生物可以同时对阴、阳离子进行识别。 4、制备了β—环糊精对氯苯氧乙酸固体超分子包结物,通过元素分析、热分析及X—射线粉末衍射分析对包结物的生成进行了表征,初步的生物活性实验表明:β—环糊精对氯苯氧乙酸固体包结物对小麦有显著的植物生长调节功效,由于环糊精的水溶性及低毒性,使得改良的植物生长调节剂拥有溶解性好、环保等特点。
马水仙[4]2012年在《三种天然黄酮与环糊精的包合行为及性质研究》文中认为环糊精由于具有疏水空腔和亲水外壁，而作为天然药物载体分子。环糊精的疏水空腔可以在水溶液中与客体药物分子形成药物分子胶囊，也就是主-客体分子包合物，从而改善天然药物的水溶性和稳定性。本论文研究了环糊精与三种天然黄酮（山姜素、柚皮素和橙皮素）的包合行为，探讨了包合物的键合能力、表征、溶解效应及稳定性。本论文共分为三章：第一章综述了环糊精的研究进展及其包合物的制备和表征方法。第二章研究了山姜素（ALP）与环糊精（α-CD、β-CD和γ-CD）及其衍生物HPβ-CD形成的包合物的包合行为、包合能力以及性质表征，采用紫外—可见光谱（Uv-vis）、粉末X-射线衍射(XRD)、热量分析(TG、DSC)、核磁共振（1H和2D NMR）、傅立叶红外光谱(FT-IR)和电子扫描显微镜（SEM）等方法。结果显示，环糊精及其衍生物能显著地增加ALP的水溶性和热稳定性(Scheme1)。第三章制备了一系列新型的柚皮素和橙皮素与环糊精及其衍生物的包合物。采用紫外—可见光谱（Uv-vis）、粉末X-射线衍射(XRD)、热量分析(TG、DSC)、核磁共振（1~H和2D NMR）和傅立叶红外光谱(FT-IR)等方法，研究柚皮素、橙皮素与环糊精(β-CD)及其衍生物（TMβ-CD, DMβ-CD, HPβ-CD）形成的包合物的键合能力、溶解效应及稳定性。结果显示，环糊精及其衍生物能显著提高柚皮素和橙皮素的水溶性和热稳定性，在酸性条件(PH=3.0)和碱性条件(PH=10.5)下环糊精的包合能力相同。环糊精的包合能力大小为：β-CD＞DMβ-CD＞TMβ-CD(Scheme2和Scheme3)。
张国梅[5]2006年在《环糊精及杯芳烃超分子组装与识别的光谱研究》文中研究指明超分子化学是一门处于化学、生命科学、材料科学和信息科学交叉点的新兴学科,它的发展和大环化学密切相关,成为近年来一个研究非常活跃的领域。其中分别具有特殊结构和功能的环糊精和杯芳烃作为超分子化学第二代、第三代主体物质一直是人们研究的热点。而分子识别与组装是超分子化学的核心研究内容,尤其是识别生物分子和离子客体具有非常重要的意义。 本论文具体研究内容简述如下: 1.本文研究了在生理条件下(pH=7.50)中性红与DNA作用方式,并进一步探讨了环糊精与中性红形成的超分子体系与DNA分子的作用,结果表明:NR与DNA相互作用的方式有两种,主要取决于二者之间(NR∶DNA)的摩尔比,即R值。当R>2.5时,NR聚集在DNA分子表面;R<2.5时,NR嵌插到DNA的双螺旋结构中。而当NR-CDs与DNA发生作用时,超分子体系解离,从CDs空腔中释放出来的NR中性型体被DNA质子化形成酸性型体,酸性型体易嵌插到DNA双螺旋中形成DNA加合物。因此NR-CDs超分子组装与DNA的作用形式为嵌插作用。实际上,NR-CDs超分子体系中,环糊精起着一个运载客体分子嵌插到DNA双螺旋结构中。 2.采用荧光光谱法、紫外可见光度法、共振光散射技术研究了藏红T(ST)与DNA及藏红T-环糊精超分子体系与DNA的作用,计算了二者的结合常数和结合位点数。结果表明:通过超分子体系与DNA的作用,证实了低浓度时,DNA与ST的作用方式为DNA诱导ST在其表面进行长距组装,在DNA高浓度下,ST单体分子嵌插在DNA双螺旋中,使其荧光量子产率增加。 3.中性红与杯[4]芳烃磺酸钠形成稳定超分子包合物通过吸收和荧光光谱法得到证实。详细探讨了影响包合过程的因素,包括浓度、pH值、温度的影响,结果表明:二者形成化学计量1∶1包合物,杯[4]芳烃磺酸钠更易于包合中性红的酸性型体。热力学参数表明杯[4]芳烃磺酸钠与中性红形成包合物的主要是焓驱动的,水溶性杯芳烃磺酸钠呈现出小的疏水
郑珊珊[6]2013年在《新型联吡啶钌环糊精衍生物的荧光特性及对维生素类客体小分子的主客体识别作用的研究》文中提出生命过程中存在着很多超分子体系,比如酶与酶的底物、免疫体系的抗体与抗原等都通过识别作用进行键合,表现出自组装、修复等超分子性质。超分子化学是研究体系中各个部件通过分子间弱作用力聚集而成的具有特定功能的庞大组织的科学,并且逐步发展成了一门交叉学科,跨越生命科学、环境学、物理学、信息学等领域。尤其是为生命科学的研究提供了重要的理论基础,开拓了生命科学的应用前景。环糊精是继冠醚之后被研究的第二代主体物质,它对于有机、无机、生物分子都有识别作用,通过弱键合作用形成有超分子性质的包络物。由于椅式的吡喃葡萄糖单元通过弱相互作用连接构成环糊精时,基本上保持原有骨架,所以将很多修饰基团连接到环糊精上形成衍生物。其中,将金属中心引入到环糊精中形成金属环糊精,已经成为化学领域关注的热点,因为金属中心的特性(比如,联吡啶钌有发光、氧化还原活性的特点)和环糊精主体(底物)对客体(受体)的识别特性,更有利于超分子器件及电化学、化学、生物传感器的构建。对于主体与很多客体分子通过识别作用形成包络物构成超分子体系,此体系所处的状态是否稳定,是否适合构建超分子器件、自组装,对不同客体分子的有效识别性等,取决于包络物的稳定常数。包络稳定常数的定量测定方法有很多,比如,光谱法、核磁共振法、电导法、脉冲辐解法等,根据超分子体系的不同特点,可以选择不同的方法进行测定。本论文在实验组已合成六类联吡啶钌环糊精衍生物的基础上,对这六类衍生物的荧光特性进行研究,并用科学的参比法测定了它们的荧光量子产率,对于了解衍生物的结构骨架,所处的微环境等,有很重要的理论指导意义,同时从某种意义上可以预测对一些小分子的识别性与选择性。基于此,用荧光光谱的方法测定了这六类衍生物对维生素类药物分子的识别作用,并测定了两者形成包络物的稳定性,对于提高维生素类药物的生物利用度和有效利用率提供了有价值的实验数据,为维生素在医学上的有效利用提供了线索。本论文有很多方面的创新点,如下几点：1)研究了联吡啶钌环糊精衍生物对维生素类药物的包络作用及其可能的包络机理。2)用荧光光谱的常规方法对在现实生活中有很大应用价值的维生素进行了深入研究,为医学界,生物界提高维生素等药物分子的有效利用率和生物利用度提供了科学的思路与线索。本论文总共分为三章。第一章绪论本章讨论了超分子化学的含义、涉足的领域及其发展历史与背景,并且详细介绍了超分子体系中主体化合物的分类、超分子自组装、超分子器件等功能与应用。再者第二代主体环糊精及其衍生物的超分子化学,并且说明了与有机、无机、生物小分子的包络及作用机理,进一步展开其在荧光光谱中的应用。衡量超分子体系中包络物的稳定性是包络稳定常数,文中介绍了定量测定包络稳定常数的一些方法,根据超分子化合物的特点采用不同的方法进行测定。根据上述研究内容,说明了本论文的研究目的和意义。第二章新型联吡啶钌环糊精衍生物的性质探究本课题组结合环糊精主客体识别的特征和钌的发光优点,合成了六类联吡啶钌环糊精衍生物,然后进一步研究这六类衍生物的荧光强度的变化规律及探讨它们的荧光量子产率,进而发现此类超分子体系中结构特征及所处的微环境,为后续选择客体分子及探讨与客体分子形成包络物的能力提供了理论基础。研究结果表明：一个钌六个环糊精的联吡啶钌环糊精衍生物的荧光量子产率最高,定量说明了其具有非常稳定的刚性结构。对此新型物质从微观方面进行研究,为未来发现有价值的新物质提供了线索。第三章新型联吡啶钌环糊精衍生物与维生素包络特性的荧光光谱测定研究基于第一个研究工作从微观方面(荧光特性及其重要物理参数荧光量子产率)对新型联吡啶钉环糊精衍生物进行研究,又根据环糊精对维生素类等药物分子的识别作用,我们选择了脂溶性和水溶性两类维生素,分别研究了这两类维生素对新型衍生物荧光发射的猝灭作用。根据这种现象,可以快速、方便的检测维生素含量,同时可以定量测定联吡啶钉环糊精衍生物与维生素形成包络物的稳定性,可以判断此衍生物对维生素类分自的选择性,为医学生物界提高维生素类药物的生物利用度和有效利用率提供有价值的理论依据。
史珺[7]2009年在《具有疏水空腔的几种大环化合物的分子选择性键合及功能聚集体的构筑》文中研究说明环糊精衍生物及其他大环受体如葫芦脲等的分子识别和组装是当今超分子化学研究的热点领域之一。为了进一步深入研究环糊精衍生物,特别是修饰全甲基化环糊精对于特定客体分子的分子识别机理和组装机制,本文设计合成了一系列化学修饰全甲基化环糊精和全甲基化环糊精包合物并研究其对一些模型客体分子如胆酸,多肽,偶氮苯客体分子的识别能力,另一方面,以全甲基化环糊精,葫芦脲等大环受体和苯胺为起始原料,制备一系列苯胺超分子假聚轮烷,同时采用非共价手段制备具有一定水溶性的碳纳米管,进而开发它们在化学、材料等领域具有应用价值的性能。具体研究内容如下:(1)设计合成带有萘基团和喹啉基团的全甲基化β-环糊精衍生物,并进一步研究了其对于四种胆酸盐客体的分子键合能力和选择性。利用圆二色光谱、二维核磁、荧光光谱等手段考察了主体化合物对于胆酸盐的分子识别能力。另外,我们还用量热滴定的手段比较了天然β-环糊精和全甲基化β-环糊精对于胆酸客体分子的分子识别行为,并进一步讨论了取代荧光团对于全甲基化β-环糊精衍生物与胆酸分子的包结行为以及由主客体包结引起的光物理/光化学行为。(2)设计合成了一组萘修饰单β-环糊精和全甲基化β-环糊精,通过圆二色,二维核磁等手段推测了主体分子的构型和包结模式,并通过荧光滴定的方法研究了具有不同形状和性质环糊精空腔的主体分子对于非芳香寡聚二肽和三肽客体分子的键合行为,从而讨论了甲基化对于环糊精空腔在寡聚多肽识别方面的影响。(3)制备了全甲基化β-环糊精与偶氮苯客体分子4-HAB及4-AAB的包结配合物晶体,通过X-射线衍射,圆二色,二维核磁,等温微量热滴定(ITC)等研究了主客体间的键合及组装行为。系统分析并讨论了配合物的包结模式和键合热力学以便更深入的探讨天然环糊精和全甲基化环糊精的性质。另外,对取代基的差别对于全甲基化环糊精包结络合和聚集行为的影响也进行了讨论。研究发现,和天然β-环糊精相比,全甲基化β-环糊精对于仅取代基不同的偶氮苯客体分子具有明显的区域选择性。(4)以苯胺和葫芦[7]脲为原料,制备了葫芦[7]脲包裹的苯胺假聚轮烷。利用AFM、TEM、EPR和电化学等手段详细地研究了其形貌和PANI链上阳离子自由基的稳定性。结果表明,和单纯的聚苯胺相比,所得到的葫芦脲假聚轮烷由于主体化合物的包裹,表现出了更好的水溶性和阳离子自由基稳定性。(5)制备了全甲基化β-环糊精包裹的苯胺假聚轮烷,并进一步研究了该组装体的水溶性和光可控性。全甲基化β-环糊精的引入提高了PANI在水中的溶解度,而且并不会影响PANI链本身的氧化还原性质。另外,该假聚轮烷与螺吡喃的水溶液体系能够通过光照达到控制体系中质子转移的效果。(6)将全甲基化β-环糊精包裹的苯胺假聚轮烷缠绕到多壁碳纳米管上制备出导电型多壁碳纳米管复合物。该复合物通过了热重分析,拉曼光谱,X-射线光电子能谱,AFM,TEM等一系列手段的表征,水溶性,分散度,稳定性均较单纯多壁碳纳米管有所提高。
王学功[8]2005年在《几种β-环糊精衍生物的合成及对药物分子的包结作用》文中指出环糊精及其衍生物具有不同疏水空腔和亲水表面,可以选择性键合各种客体分子形成包结复合物,大大改善客体的多种性质如水溶性、挥发性、稳定性等。因此,环糊精及其衍生物在食品、医药、环境、卫生等多种领域得到了广泛应用。本实验在碱性水溶液中合成了单2-羟丙基-β-环糊精、羟丙基-β-环糊精、甲基化-β-环糊精和羟乙基-β-环糊精四种β-环糊精衍生物,并用薄层色谱、差示扫描量热和红外光谱对其进行了表征。在此基础上,分别以母体环糊精和四种衍生物为主体分子,以苯甲酸、对氨基苯甲酸、阿司匹林、甲睾酮和维生素D2为客体分子进行了分子识别研究,制备了包结物。由紫外-可见分光光度法测定了包结稳定常数及形成包结物的主-客体摩尔比,并对包结物进行了差示扫描量热和红外光谱分析。结果表明:几种环糊精衍生物与客体分子得到的包结物是完全不同于简单物理混和的新物质,包结物的水溶性比客体分子本身有了明显提高,除维生素D2外,单2-羟丙基-β-环糊精与其它几种客体分子形成的包结物比β-环糊精形成的包结物更加稳定。环糊精与苯甲酸、对氨基苯甲酸、阿司匹林、甲睾酮、维生素D2形成包结物采用的摩尔比(主体:客体)近似为: 1:1, 1:1, 1:1, 1.7:1和2:1。在包结机制研究方面,由主体分子,客体分子,主-客体物理混和物,包结物的红外特征峰以及包结摩尔比推测了可能的包结模型。
杨睿[9]2012年在《环糊精/活性有机分子的配位包合与3-环己基苯丙氨酸的不对称合成》文中指出环糊精及其衍生物是超分子化学中最重要的一类“主—客”体化学中的主体化合物,具有“内疏水,外亲水”的特殊结构及生物友好性、良好的水溶性和化学修饰性,可以在水溶液中装载各种活性客体分子形成主—客体分子包合物或超分子体系,形成分子胶囊,增强活性有机分子的水溶性、稳定性及生物利用度。因此,研究环糊精与活性有机分子的包合行为具有十分重要的意义。光学活性氨基酸是构筑肽类药物和许多天然产物分子的基本结构单元。由于不对称合成非天然氨基酸可以用于肽类药物的设计筛选和构效关系的研究,多年来一直受到有机化学家的关注。因此,设计合成可以探索支链构象的非天然氨基酸具有重要意义。本论文研究了环精对赤霉酸(GA3)及其衍生物(GA-13315和GA-13315CDO-4-MOBE)的包合行为,探讨了包合物的键合能力、化合物表征、溶解和稳定效应；同时,在Evans和Hruby的合成路线和方法基础上,以4(R/S)-4-苯基噁唑烷-2-酮为手性助剂对反应的立体选择性进行控制,设计合成一对Boc保护的β-环己基苯丙氨酸衍生物。本论文共分为五章。第一章主要综述了环糊精包合物的制备、表征、应用研究进展以及环糊精对活性有机分子(农业用类和药物用类)包合配位行为的近期研究。第二章制备了多种环糊精及其衍生物(α-CD, β-CD, γ-CD、HPβCD, SEBβCD和en(βCD)与赤霉酸(GA3)客体分子的包合物,通过粉末X-射线衍射、热分析、一维和二维核磁、紫外-可见光谱和扫描电镜等手段和方法,研究了这些环糊精与GA3分子之间的包合行为、包合能力以及化合物表征。研究结果显示,天然环糊精与GA3分子具有较强的键合能力,所形成的环糊精包合物能提高GA3的水溶性和稳定性。(Scheme1)第三章选择药学“安全”的β-CD环糊精及其衍生物(2-羟丙基-β-环糊精,HPβCD和磺丁基醚-β-环糊精,SBEβCD),制备了与具有肿瘤细胞毒活性的赤霉酸衍生物(GA-13315)客体分子形成的水溶性包合物。探讨了GA-13315环糊精包合物的键合能力、化合物表征、溶解和稳定效应。对包合物进行细胞毒性实验显示,包合物仍表现出抗肿瘤活性(Scheme2)。第四章制备了赤霉酸衍生物(GA-13315CDO-4-MOBE)与p-CD环糊精及其衍生物(磺丁基醚-β-环糊精,SBEβCD)的包合物,通过一维和二维核磁研究了环糊精与GA-13315CDO-4-MOBE分子之间的包合行为,探讨了主客体之间可能的包合模式,使用热分析和粉末X-射线衍射分析方法表征固体包合物的性能,研究结果显示,包合物大大提高了客体分子的水溶性和稳定性(Scheme3)。第五章以易得原料反式肉桂酸出发,在手性助剂(4(R/S)-4-苯基/噁唑烷-2-酮)立体选择性控制下,经过不对称Michael加成、直接叠氮化、氢化和氨基保护一锅法,再经碱性水解得到一系列活性中间体1a/b-4a/b和构象受阻的新颖手性α-氨基酸衍生物(3-环己基-2-叔丁氧碳酰胺苯丙酸)5a/5b,总产率为10-20%且de大于90%(Scheme4)。
王秀华[10]2011年在《新型联吡啶钌环糊精超分子化合物：合成、性质及其在电致化学发光DNA生物传感器中的应用研究》文中指出自然界亿万年的进化创造了生命体,而执行生命功能是生命体中无数个超分子体系。超分子化学是研究分子间相互作用缔结而形成复杂有序且具有特定功能的分子聚集体的科学。超分子化学逐渐发展成为一门新兴的分子信息化学,它包括在分子水平和结构特征上的信息存储,以及通过特异性相互作用的分子识别过程,实现在超分子尺寸上的修正、传输和处理。它是化学和多门学科的交叉领域,它不仅与物理学、材料科学、信息科学、环境科学等相互渗透形成了超分子科学。而更具有重要理论意义和潜在前景的是在生命科学中的研究和应用。例如生物体内小分子和大分子之间高度特异的识别在生命过程中的调控,生物体内的信息输送(电子转移、能量传递、物质传输和化学转换)和生物体中受体.底物相互作用等,其基本现象都离不开超分子化学范畴。环糊精是超分子化学中最重要的主体物质之一,它能与许多有机、无机和生物分子形成主客体包结物,也正是由于这些独特的性质,现在对环糊精的研究已经发展成环糊精超分子化学而被广泛关注。对它的研究从主客体识别形成包合物的机理已经转移到对其在分析化学、医药制备、环境检测和生物传感器等领域的应用研究。将功能金属中心与环糊精联接构成的金属环糊精超分子化合物,由于同时具有环糊精的主客体识别特性和功能金属中心(例如,联吡啶钌)的特性,使其更加适合于超分子器件及传感器的设计。因此,金属环糊精超分子化合物已成为目前超分子化学中的研究热点。但是目前为止,金属环糊精大多以单核金属中心的形式存在。多核金属中心的环糊精超分子化合物因为具有多核的电子氧化还原中心,势必在光电子器件、荧光开关及生物分子多标记领域显示更为优越的性质,和更具独特的应用前景。电致化学发光(ECL),特别是基于Ru(bpy)32+电致化学发光技术己被广泛应用临床的医学检验中,例如,目前临床中免疫、肿瘤标记物等检测均采用联吡啶钌电致化学发光检测技术。正是由于联吡啶钌电致化学发光检测技术在生物传感中有着极其重要的应用价值,许多科研工作者已经投入大量的科研力量研究新型联吡啶钌衍生物标记的电致化学发光生物传感技术,例如,多联吡啶钌标记,纳米颗粒包裹联吡啶钌等纳米技术标记等。然而,这些方法虽然可以提高在生物分子上的联毗啶钌标记量,但是往往存在阻碍所标记的生物分子活性或者稳定性不够理想等缺陷。因此,寻找能在标记电致化学发光试剂时更好地保持生物活性和更灵敏的电致化学发光信号仍是基于联吡啶钌的电致化学发光生物传感的主要研究目标。本论文在现有的环糊精衍生物合成的基础上,合成了β-环糊精6位单取代、二取代及三取代苯胺基衍生物,在此基础上,我们合成了两大类六个金属环糊精：多钌中心与多环糊精的联吡啶钌环糊精超分子化合物。通过对这些联吡啶钌环糊精超分子化合物的发光性质研究,我们发现多钌中心的联吡啶钌环糊精化合物具有非常强的荧光及电致化学发光特性,更重要的,这些化合物基于对特定客体分子的识别作用显示出高效的荧光及电致化学发光特性。基于多个钌中心联吡啶钌环糊精超分子化合物对客体分子对甲基红的高效电致化学发光猝灭特性,我们构建了电致化学发光DNA传感器,避免了传统的发光活性物固定及生物标记所需的烦琐程序,该传感器的设计由于其通过环糊精的主客体识别作用对生物分子的直接发光标记引入及非常高的灵敏度在电致化学发光生物传感器领域具有非常大的应用前景。本论文的创新点主要体现在以下几个方面：1)合成了一系列新型的金属环糊精超分子化合物。这包括了含多钌中心和多环糊精的二大类联吡啶钌环糊精超分子化合物等六个新化合物。特别是多联吡啶钌环糊精超分子化合物是一类未见报道得全新多核金属中心的环糊精超分子化合物。2)金属环糊精超分子化合物的电致化学发光行为的研究和应用未见报道。我们首次对联吡啶钌环糊精化合物和相应的主客体识别过程的电致化学发光行为以及可能的机理和特性做了研究。3)以联吡啶钌环糊精衍生物和主—客体识别为基础的DNA电致化学发光生物传感是一种全新的技术。我们提出的新技术将改变联吡啶钌直接标记到生物分子上的传统方法。这种技术通过联吡啶钌环糊精衍生物上的环糊精与标记在生物分子上的客体分子进行主一客体分子识别作用,达到将电致化学发光活性基团引入到生物分子上,从而实现对生物分子的间接标记。这种技术将会使生物分子标记更简单、价廉和更好地保持生物活性。同时,多联吡啶钌环糊精衍生物中,由于多个联吡啶钌发光中心的存在,这样可以很方便地实现生物分子的单个位点的多标记,这在一定程度上不但提高了标记效率而且提高了电致化学发光生物检测的灵敏度。本章论文总共分七章。第一章绪论本章首先阐述了超分子化学的概念及其发展背景,以及超分子化学领域所涉及的主客体化学、超分子自组装、分子器件的概念及发展状况。其次介绍了环糊精超分子化学的发展背景,重点阐述了环糊精衍生物的分类及其研究现状,环糊精在化学传感器中的应用。最后介绍了生物传感器中的DNA电化学传感器概念、原理及其应用,此外,介绍了电致化学发光的原理及电致化学发光体的发展现状,以及电致化学发光生物传感器的分类及研究现状。基于这些研究内容,提出了本论文的目的和意义。第二章苯胺基β-环糊精衍生物的合成基于环糊精衍生物在以主客体识别为研究重点的超分子化学领域的重要作用,我们以β-环糊精为原料,合成了苯胺基在β-环糊精6位羟基的单取代、取代及三取代三个化合物。为了成功获得目标化合物,我们提出了五个合成策略,实验证明三个是失败的,两个是成功的。在这成功的两个合成策略中,其中一个是实现β-环糊精6位进行多取代衍生物合成的较为成功的路线,另一个是在此基础上作的改进,用该路线我们通过两步反应即可获得β-环糊精苯胺基取代衍生物,虽然已经得到单取代产物,但是该路线还在进一步摸索中。这些多苯胺基取代的β-环糊精衍生物将会被应用在电化学修饰电极的制备及联吡啶钌环糊精超分子化合物的重要原料。第三章新型联吡啶钉环糊精超分子化合物的合成基于环糊精及金属环糊精衍生物的发展及研究现状,在第二章多苯胺基取代β-环糊精衍生物合成的基础上,我们合成了一系列新型的联吡啶钌环糊精超分子化合物。这些化合物可分为两个类型：单个环糊精多个钌中心和多个环糊精单个钌中心超分子化合物,其中单个环糊精多个钌中心超分子化合物分别为：Ru-CD、2Ru-CD及3Ru-CD；而多个环糊精单个钌中心超分子化合物分别为：Ru-2CD、Ru-3CD及Ru-6CD。我们对这些新的超分子配合物分别采用核磁共振及质谱进行了结构鉴定。第四章新型联吡啶钌环糊精超分子化合物的性质研究为了探索我们合成的新型的联吡啶钌环糊精超分子化合物在荧光及电化学传感器领域的应用,本章我们对第三章合成的联吡啶钌环糊精超分子化合物分别按多个钌中心及多个环糊精联吡啶钌环糊精化合物两个类型研究其紫外吸收、荧光发射、电化学及电致化学发光性质。研究结果表明,多个钌中心的联吡啶钌环糊精化合物显示出非常强的荧光及电致化学发光特性,这些结论为其荧光传感器及电化学生物传感器的设计提供非常重要的理论基础。第五章新型联吡啶钌环糊精超分子化合物基于主客体识别的荧光特性研究在本章,我们以二茂铁(Fc)、对甲基红(Dab)及亚甲基蓝(MB)作为客体分子,研究多钌中心及多环糊精的联吡啶钌环糊精超分子化合物基于对这些客体分子识别的荧光猝灭行为,研究结果表明,在Dab与MB存在下,这两类联吡啶钌环糊精化合物均显示出高效的荧光猝灭行为,而对于Fc,三个钌中心(3Ru-CD)及六个环糊精(Ru-6CD)的联吡啶钌环糊精化合物均显示出比其它同类化合物较高的荧光猝灭。第六章苯胺基β-环糊精衍生物玻碳修饰电极的研究在本章,我们将合成的苯胺基β-环糊精衍生物(MPA-β-CD)通过重氮化反应修饰到玻碳电极上,并通过红外及循环伏安法进行了表征,结果表明电化学还原重氮盐修饰电极具有操作简单,反应迅速,易于控制等特点。利用β-环糊精修饰电极建立了β-环糊精对二茂铁主客体识别作用,实现了大量Fc被电极表面的MPA-β-CD所捕获。因此,苯胺基p-环糊精重氮化修饰电极有望在电化学传感器领域有着广阔的应用前景。第七章新型联吡啶钌环糊精超分子化合物基于主客体识别的电致化学发光DNA生物传感器的研究基于第四章对联吡啶钌环糊精超分子化合物的电致化学发光(ECL)性质研究,我们以多钌中心的联吡啶钌环糊精超分子化合物即Ru-CD、2Ru-CD及3Ru-CD为研究对象,考察了客体分子Dab对这三个金属环糊精主体的ECL发光行为,结果表明Dab对多金属中心的3Ru-CD显示出非常高效的ECL猝灭,其原因也正是源于多核金属中心的存在所导致的高效的电子或能量转移过程。基于此,我们构建了3Ru-CD对目标DNA检测的ECL生物传感器。该技术基于联吡啶钌环糊精的主客体识别特性,实现对目标DNA检测的ECL生物传感技术不仅获得了目前所报道的最低的检测限,与传统的ECL DNA生物传感器相比,此技术避免了生物标记必需的繁琐化学反应过程使其显得更加经济,而同时这种在溶液中直接进行的生物检测技术与联吡啶钌电极表面固定技术相比具有简单可操作性强的优点。
参考文献：
[1]. 联吡啶钌环糊精超分子聚合物的合成、性质及其在电致化学发光传感器中的应用研究[D]. 祁彦涛. 华东师范大学. 2016
[2]. β-环糊精及其衍生物超分子包合物研究[D]. 孙延春. 西北师范大学. 2006
[3]. 超分子体系识别作用的研究与应用[D]. 姚虹. 西北师范大学. 2005
[4]. 三种天然黄酮与环糊精的包合行为及性质研究[D]. 马水仙. 云南民族大学. 2012
[5]. 环糊精及杯芳烃超分子组装与识别的光谱研究[D]. 张国梅. 山西大学. 2006
[6]. 新型联吡啶钌环糊精衍生物的荧光特性及对维生素类客体小分子的主客体识别作用的研究[D]. 郑珊珊. 华东师范大学. 2013
[7]. 具有疏水空腔的几种大环化合物的分子选择性键合及功能聚集体的构筑[D]. 史珺. 南开大学. 2009
[8]. 几种β-环糊精衍生物的合成及对药物分子的包结作用[D]. 王学功. 天津大学. 2005
[9]. 环糊精/活性有机分子的配位包合与3-环己基苯丙氨酸的不对称合成[D]. 杨睿. 云南大学. 2012
[10]. 新型联吡啶钌环糊精超分子化合物：合成、性质及其在电致化学发光DNA生物传感器中的应用研究[D]. 王秀华. 华东师范大学. 2011
标签：化学论文; 环糊精论文; 荧光猝灭论文; 荧光材料论文; 荧光分析法论文; 化学发光法论文; 荧光强度论文; 荧光检测论文; 吡啶论文; 科技新闻论文;