一种新型的荧光识别探针的合成文献综述

 2022-12-03 03:12

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

一、课题背景

分子识别,尤其是手性识别对于药物研发与手性催化过程中快速确定手性化合物的结构是十分重要的。在生物学领域理解分子识别间特殊的相互作用也有着重大意义。如,灵敏度极高的识别酸类物质的荧光探针,这类探针可以指示活细胞内的氢离子浓度,同时对于可逆的pH依赖荧光材料有着广泛的应用。正因手性识别有如此重要的作用和价值,研究一个可控且可行的技术来鉴定手性化合物的对映异构体结构就变得非常有理论和实际意义。就现在而言,已经有很多鉴定对映异构体的方法被报道:例如核磁(NMR)、手性离子液体(chiral ionic liquid)以及多种多样的分离技术。但是这些技术也有缺点,例如它们需要有复杂昂贵的实验仪器,或者是需要复杂的感应试剂。连接手性结构的荧光基团要求有有效的感应器,同时其在手性识别中的应用吸引了很多人的目光,因为它提供了一个实时且低成本的方法,同时变相促进了非对称化合物的合成研究工作。在过去的几年里大量的对酸性或碱性手性化合物敏感的荧光感应器被相继报道出来。在2004年,人们发现从联二萘酚演变而来的大环化合物感受器可以对氨基酸衍生物有着对映选择性的识别功能[1]。但是缺点很明显,他们只能识别很少的手性底物。

最近大量被称为聚集诱导发光(aggregation-induced emission, AIE)类化合物或者是聚集诱导发光增强效应(aggregation-induced emission enhancement,AIEE)类化合物被报道出来,并引起了科学家们的广泛兴趣。[2]因为这类化合物可以提供一种实时且可行的方法,对手性药物或不对称合成催化剂进行高通量组合筛选。

  1. 要解决的问题

对已得的手性化合物进行手性识别,是鉴定其结构不可或缺的一个过程。传统的鉴定方法需要昂贵的器材和复杂的手性试剂。如果能寻求一种具有可行性且所需试剂及器材相对廉价的方法进行鉴定就变得十分有研究意义。

近年来已经报道出来了一些具有AIE效应的手性识别物质可以对化合物进行手性鉴定。目前对于以及报道出来的手性识别AIE活性荧光探针主要可以划分为手性酸和手性碱,但是上述探针只能识别某一类手性化合物,因此识别范围不大。寻找一类识别范围更大的AIE手性识别荧光探针变得十分有必要。经前期研究发现,硫脲是一个很好的供氢体结构,该结构可用于离子受体进行识别,还可以用于不对称催化。

目前设计AIE类化合物主要的四个途径:

  1. 采用AIE荧光基团修饰传统的ACQ荧光团;(2)采用ACQ类荧光化合物替代AIE分子中的部分基团;(3)基团分子内运动受限(RIM)机制,在ACQ类分子中引入足够的运动元素,使分子具有非平面性,从而设计新的AIE类化合物;(4)在分子中引入D-A结构,构建新型的AIE分子。例如,将三苯胺等结构单元引入分子中(TPA分子具有非平面结构,它的三个苯环可以自由旋转,此外,TPA还有一个富电性的基团),如果再在分子中引入缺电子结构单元,就可以得到具有D-A结构的新型AIE分子。

1-1rsquo;-联二萘酚(BINOL)是联芳香类化合物,由于具有良好的荧光性质,因此可以作为荧光探针的荧光基团。此外,BINOL具有光学活性,两个萘环旋转受阻而具有很高的构象稳定性,可以为手性分子提供良好的手性环境。

联萘结构作为荧光基团,需要连接一个识别基团以形成荧光探针。1-(4-苯硼酸频哪醇酯)-1,2,2-三苯乙烯作为常用的有机中间体,连接到联萘结构上以形成探针。

  1. 可行性分析

反应原理:

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