具有“光开关”性质的氮杂环化合物的设计合成及其初步应用研究

Of particular interest among these important N-heterocyclic compounds intermediates are the indole, pyridine, benzothiazole, benzimidazole, because they appear in many biologically active molecules and also play crucial roles as chemical sensor, organic photovoltaic material, functional polymer materials. Here we report a new family of aromatic N-heterocycle compounds with the light switehes properties. The selective recognition and fluorescence response of N-heterocycle compounds interaction between metal ions, anions have been studied. This has an important significance and applications for an exploitation of the sensitive fluorescence sensors based on anion reeognition, the environmental monitoring of anion pollutants, the clinical diagnosis of harmful anions，and microanalysis. On the basis，simulation the interaction between N-heterocyclic compounds and proteins, calculation binding constants, setting up the mathematical model of the interaction will be done in order to study the mechanism of action of between them and the structure-activity relationship. Research of N-heterocyclic compounds provides a new insight into spectral determination and pharmic research.

氮杂环化合物因具有独特的物化性质，被广泛应用于化学传感器、有机光电材料及功能高分子材料等领域。研究此类化合物与金属离子、阴离子及蛋白质之间的相互作用，在环境污染物监控、有害离子的识别和微量分析等方面具有重要的理论意义和应用价值。本项目拟设计合成具有"光开关"性质的吲哚、吡啶、苯并噻吩及苯并咪唑衍生的系列新型氮杂环化合物受体，研究其与金属离子及重要阴离子的选择性识别作用，探索此类氮杂环化合物对金属离子及一些重要阴离子的荧光响应性能的作用机制。在此基础上，本项目还将模拟此类新型氮杂环化合物与人血清白蛋白相互作用的存在方式和聚集状态，计算结合常数，建立相互作用的数学模型，研究二者间的作用机制与构效关系，探索此类氮杂环化合物在生理和药理作用等领域具有特殊功能的根源，为新型氮杂环化合物受体在光谱研究和药学研究领域中应用提供理论依据。

(1) 本项目合成了以8-氨基喹啉为母体的检测Zn2+的增强型荧光探针(HAQT)。探针HAQT在缓冲溶液中对Zn2+有较高的选择性和灵敏度。通过红外光谱和核磁滴定实验确定了HAQT对Zn2+的识别机理，即喹啉环上的N原子与Zn2+结合后加强了ICT过程，因而荧光强度增强并伴随有紫外吸收光谱和荧光光谱红移的现象。(2) 增塑剂由于其毒性和负面的环境影响引起了人们的广泛关注。基于此，本项目通过光谱法和分子对接技术的联用，研究了两种增塑剂与人血清白蛋白的作用机制。(3) 小分子药物可以结合目标蛋白质，然后阻止相关信号通过，最终达到治疗的目的。基于此，本项目设计并合成了代表性的七种咪唑类衍生物，探讨了咪唑类衍生物与人血清白蛋白的相互作用。通过稳态和时间分辨荧光的数据，阐释了咪唑类衍生物与蛋白质的猝灭机理是静态猝灭。(4) 黄杨素D是一种从植物中提取的药物，滥用此药物可能会对人类健康造成不利影响。通过使用集成光谱技术和分子建模，探讨了黄杨素 D与人血清白蛋白结合方式。(5) 研究了人血清白蛋白与豆腐果苷的稳态荧光、紫外、圆二色性、红外光谱和分子对接模型。根据结合位点数、结合常数和相应的热力学参数得到了两者的猝灭机制。(6) 设计并合成了三菲啶衍生物，通过荧光光谱、同步荧光光谱、三维荧光光谱和分子模拟技术研究了三菲啶衍生物对人血清白蛋白构象的影响。(7) 详细研究了一系列咪唑类衍生物与运输蛋白人血清白蛋白的相互作用。荧光、时间分辨荧光结果显示猝灭机理是静态猝灭。结合常数在296 K达到了 104 M -1，具有较高结合能力。. 总之，在该基金的支持下，三年来我们取得了一些创新性的研究结果，一共发表该项基金标注的SCI收录研究论文14篇，中文核心3篇。其中Chem. Commun.（2篇），Adv. Synth. Catal.（1篇），Food Chem. Toxicol.（1篇），Spectrochim. Acta A（4篇），Anal. Methods（2篇），Luminescence（1篇），RSC Adv.（1篇），Eur. J. Org. Chem.（1篇）, Tertrahedron Lett.（1篇）。