基于苯硼酸的吸附材料和荧光探针

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1、分类号：密级：研究生学位论文论文题目（中文）基于苯硼酸的吸附材料和荧光探针PhenylboronicAcid-BasedAdsorbentMaterials论文题目（外文）andFluorescentProbes研究生姓名李慧慧学科、专业化学·分析化学研究方向分离科学、荧光分析学位级别博士导师姓名、职称张海霞教授论文工作起止年月2013年09月至2018年03月论文提交日期2018年04月论文答辩日期2018年05月学位授予日期校址：甘肃省兰州市ADissertationSubmittedasPartialFulfillmentoftheRequirementforDoc

2、toralDegreePhenylboronicAcid-BasedAdsorbentMaterialsandFluorescentProbesHuihuiLiSupervisedbyProfessorHaixiaZhangCollegeofChemistryandChemicalEngineering,LanzhouUniversity,Lanzhou,730000,People'sRepublicofChina(Sep2013toMar2018)LanzhouUniversity基于苯硼酸的吸附材料和荧光探针摘要苯硼酸具有多样的化学性质：（1）路易斯酸性，（2）与顺式

3、二羟基分子可逆的生成环状酯，（3）被过氧化氢氧化成苯酚，（4）与金属离子配位。基于其多样的化学性质，苯硼酸在吸附材料和荧光探针领域具有广泛的应用。苯硼酸功能化材料被用于顺式二羟基分子的富集，具有普适性、高选择性、可逆性、简便性以及质朴兼容性等优点，但是它也有一些不足，例如pH适用范围窄和吸附效率低等。苯硼酸类荧光探针则被用于路易斯碱、顺式二羟基分子、过氧化氢和金属离子等物质的检测。本论文主要研究了苯硼酸在吸附材料和荧光探针领域的应用，主要工作如下：（1）制备了一种pH适用范围很宽的苯硼酸功能化材料。通过三聚氯氰和3-氨基苯硼酸的反应合成了一种二元硼酸，然后将其嫁接到凹凸棒

4、上。二元硼酸中存在一个强的吸电子基团三嗪环，从而拓宽了该材料的pH适用范围。该材料在pH≥5.0时可以对顺式二羟基分子进行富集，覆盖了血液、唾液、泪液和尿液等常见生物样品的pH值。最后该材料被用于尿样中核苷的富集。（2）提出了一种十分简便和高效的提高苯硼酸功能化材料吸附效率的方法。通过物理吸附将咪唑类离子液体涂覆到苯硼酸功能化材料上。涂覆离子液体后，顺式二羟基分子首先由样品进入离子液体，然后再吸附到苯硼酸功能化材料上。离子液体丰富的作用力使得顺式二羟基分子在离子液体中的浓度要高于样品，导致吸附到苯硼酸功能化材料上的顺式二羟基分子的量增多。不需繁琐的材料修饰且效果显著，该方

5、法具有简便和高效的优点。最后离子液体涂覆的苯硼酸功能化材料被用于尿样中核苷的富集。（3）设计了一种比较简便且成本较低的果糖比率荧光探针。该探针由10-羟基苯并[h]喹啉（HBQ）和3-吡啶硼酸（PDBA）组成，HBQ的荧光发射波长为572nm，它与PDBA的复合物的荧光发射波长为500nm。加入果糖后，果糖与PDBA的反应抑制了HBQ与PDBA的络合。不需反应制备且HBQ和PDBA的价格低廉，该探针比较简便且成本较低。最后该探针被用于食品中果糖的检测。（4）合成了一种响应机理新颖的酶法葡萄糖荧光探针。该探针由季铵基功I能化四苯乙烯（TPEA）和苯硼酸功能化聚阴离子（BAP

6、）组成，TPEA具有聚集诱导发光的性质，在静电作用的驱动下，TPEA在BAP上发生聚集。加入葡萄糖和葡萄糖氧化酶后，产生的过氧化氢将苯硼酸氧化成酸性较弱的苯酚，使得BAP携带的负电荷减少，导致TPEA发生解聚集。其它苯硼酸类酶法葡萄糖荧光探针是基于苯硼酸和苯酚之间电子推拉性质的差异，而该探针是基于苯硼酸和苯酚之间酸性的差异，为今后苯硼酸类酶法葡萄糖探针的设计提供了一种新的思路。最后该探针被用于血清中葡萄糖的检测。（5）合成了一种高选择性的酪氨酸酶荧光探针。该探针以试卤灵作为荧光基团，以苯硼酸频哪醇酯作为识别基团。加入酪氨酸酶后，苯硼酸频哪醇酯的邻位发生羟基化，中间产物进一

7、步发生1,6-重排-消除反应，释放出试卤灵。该探针对酪氨酸酶具有高选择性，对包括活性氧类在内的其它生命物质不作响应。最后该探针被用于细胞中酪氨酸酶的检测。关键词：苯硼酸，吸附材料，荧光探针，pH适用范围，吸附效率，果糖，葡萄糖，酪氨酸酶IIPhenylboronicAcid-BasedAdsorbentMaterialsandFluorescentProbesAbstractPhenylboronicacidexhibitsdiversechemicalproperties:(a)itisalewisacid;(b)itfor