论文总字数：19823字

摘 要

随着现代生物技术以及医学的发展，生物体内阴离子的检测越发重要起来。焦磷酸根离子作为一个参与能量代谢与DNA复制过程中扮演重要作用的物质，其检测方式也越来越受到科研者的关注。而荧光分子探针，因为其极高的灵敏度及极高的选择性，并且检测方法简单有效，成为了近期焦磷酸根离子检测的一个热点。金属配合物探针由于在水溶液中良好的稳定性，在探针分子的设计中引起了非常广泛的关注，其中尤其以锌、铁、铜配合物为研究的热点。本论文将围绕双核铜（II）配合物展开研究工作，并将其应用于检测重要的生物阴离子焦磷酸盐。

关键词：荧光分子探针，焦磷酸根离子，双核铜配合物

Synthesis of binuclear copper complexes and recognition

of phosphate

Abstract

With the development of modern biotechnology and medicine, the detection of anion is increasingly important in vivo. Pyrophosphate ion plays an important role due to involved in energy metabolism and DNA replication process, and more and more researchers are attracted to concern its detection methods. The fluorescent molecular probes, because of its high sensitivity， high selectivity and detection method,and has become a hot spot detection recently the design of the metal complexes probe due to good stability in aqueous solutions caused a very widespread concern, especially zinc, iron, copper complex . This paper will focus on dual-core copper (II) complexes to start work, and applied to the detection of important biological anion pyrophosphate.

Key words: fluorescent molecular probe;ppi;dual-core copper complex

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 文献综述 - 1 -

1.1 绪论 - 1 -

1.2金属配合物探针 - 1 -

1.3 分子荧光探针 - 3 -

1.3.1分子荧光产生原理 - 3 -

1.3.2荧光分子探针结构 - 5 -

1.3.3荧光分子探针的响应机理 - 5 -

1.3.4荧光分析法的优点 - 6 -

1.3.5 焦磷酸根的检测 - 7 -

第二章 双核铜配合物L合成及对焦磷酸盐的识别 - 9 -

2.1 配体L的合成 - 9 -

2.1.1 实验药品以及实验仪器 - 9 -

2.1.2 探针Cu-L的合成路线 - 10 -

2.2 探针对焦磷酸根的检测 - 14 -

2.2.1检测药品的配制 - 14 -

2.2.2探针Cu-L与染色剂PV之间的Job’s plot - 14 -

2.2.3 探针Cu-L与染色剂PV的滴定实验 - 15 -

2.2.4 混合液Cu-L-PV与PPi的滴定实验 - 16 -

2.3 探针Cu-L与染色剂PV和PPi的结合常数 - 17 -

2.3.1 指示剂交换反应的平衡常数推导 - 17 -

2.3.2拟合曲线 - 19 -

2.4 探针CuL与染色剂PV和PPi反应机理的探索 - 20 -

第三章 总结及展望 - 22 -

3.1 总结 - 22 -

3.2 展望 - 22 -

参考文献 - 23 -

致谢 - 25 -

第一章 文献综述

1.1 绪论

腺嘌呤核苷三磷酸通称三磷酸腺苷，是有一个腺嘌呤、一个核糖、一个三磷酸单位组成的核苷酸，简称ATP。1941年，美国科学家李普曼确认ATP在生物体内能量交换起着核心作用，并因此荣获了1953年的诺贝尔生理学及医学奖^[1]。ATP是一种不稳定的高能化合物，在生物体系中是自由能的主要供体和直接供体，而不是自由能的储存形式。ATP含有两个磷酸酐键，当ATP水解释放能量时，会释放出PPi，从而推动生命活动。因此焦磷酸根在能量代谢过程中扮演了重要的角色^[2]。近年来，焦磷酸的检测成为了研究焦点，因为焦磷酸可以在DNA聚合酶的催化下参与DNA复制。因此，PPi的检测可以用来间接地研究DNA序列的实时监控^[3]。随着研究的不断深入，近十年来发现，PPi的检测在治疗癌症领域也起着非常重要的作用^[4]。水焦磷酸钙结晶堆积症和软骨钙化病患者都会临床表现出在骨液中含有偏高的PPi含量。因此，对ATP和PPi进行高效选择性的检测成为当今重要的课题。

1.2金属配合物探针

1996年，Schneider等人合成了一个具有三十个原子组成的氮杂冠的大环配体(图 1.1 a)，该配体能鳌合两个Eu(III) 或Pr(III)形成相应的双金属配合物^[5]。在pH 7.0和37 ^oC条件下，Pr(III)配合物能够提升DNA裂解(K_max＝1.8 × 10^–4 s^–1，K_a＝3.0 × 10³ M^–1)，然而，该配合物的活性与金属离子相比仅仅只有两倍的提升。相比之下，由朱等人报道的含有大环席夫碱的双核Er(III)配合物具有更高的活性(图 1.1 b)，在pH 7.0和37 ^oC下降解超螺旋DNA的速率常数能达到1.0 × 10^–3 s^–1[6]，而不足之处在于：由于与底物之间的结合能力弱(K_a＝1.0 × 10³ M^–1)，导致DNA的快速裂解依赖于高的催化剂浓度。

图 1.1 已经报道的用于络合镧系金属离子的双核配体

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