光驱动离子释放分子体系的构筑和反应机理

光驱动分子/离子释放是当前化学生物学领域的主要研究热点之一。生物活性离子浓度的大小直接调控着生物分子（如酶、核酸等）的生理活性和功能。本项目拟以羟基希夫缄类化合物为光驱动离子释放的分子体系，研究它与金属离子的络合作用、光释放反应机理、离子在生物活性酶内释放过程、及其离子释放速度和浓度对生物活性物质生理活性的调控等。主要研究内容包括：1）光驱动离子释放分子体系的设计与制备；2）希夫缄化合物与锌离子的络合反应表征；3）希夫缄与金属锌络合物的光驱动离子释放反应机理研究；4）希夫缄与金属锌络合物光驱动离子释放可控性研究；5）离子释放的应用基础探索- - 光驱动锌离子释放速度和浓度对生物酶蛋白分子生物活性的激活和抑制作用。

本项目的研究方向是光驱动离子（Zn、Cd）释放分子体系的构筑和反应机理。研究内容主要包括以下三个方面：（1）光驱动离子释放分子体系的设计与制备；（2）光驱动离子释放反应机理研究；（3）光驱动离子释放的可控性和检测方法。项目按照任务计划书开展了相关的研究，基本完成任务书中规定的研究任务，取得了如下研究成果：（1）发展了一系列有效的离子光控释放分子体系。以邻羟基/巯基希夫碱为分子骨架，设计并合成了一系列基于希夫碱分子结构的新型配体化合物，该配体化合物进一步与Zn2+ / Cd2+反应生成Zn-配体络合物和Cd-配体络合物。（2）表征了光驱动Zn / Cd离子释放的反应机理。通过光谱分析和化学合成，对Zn-配体络合物和Cd-配体络合物在光诱导反应后的产物进行了表征和鉴定，确定了Zn-配体络合物和Cd-配体络合物在光诱导作用下发生Zn / Cd离子释放，其邻羟基/巯基希夫碱配体化合物转化为相对应的苯并恶唑 / 苯并噻唑衍生物。（3）发展了Zn / Cd离子光释放荧光检测方法及Zn / Cd离子光释放的调控。通过对Zn-配体化合物和Cd-配体化合物分子结构的优化设计，制备出了有荧光增益效应的Zn-配体络合物光释放分子体系和和Cd-配体络合物光释放分子体系。实验证明：反应体系中荧光强度随Zn或和Cd离子光释放反应的增加而增强，同时实验结果还发现，荧光强度的增强与Zn离子或Cd离子释放反应具有很好的线性关系，通过控制光照时间，能有效控制Zn离子或Cd离子的释放量，实现Zn离子和Cd 离子的可控释放。