有机化学 ›› 2025, Vol. 45 ›› Issue (9): 3301-3313.DOI: 10.6023/cjoc202503015 上一篇 下一篇
综述与进展
彭澳霈a, 李扬a, 朱园园b,*(
), 吴广文a,*(
), 古双喜a,*(
)
收稿日期:2025-03-16
修回日期:2025-04-18
发布日期:2025-05-15
基金资助:
Aopei Penga, Yang Lia, Yuanyuan Zhub,*(
), Guangwen Wua,*(
), Shuangxi Gua,*(
)
Received:2025-03-16
Revised:2025-04-18
Published:2025-05-15
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氨基酸作为组成蛋白质的基本单元, 是构成生命的基本砌块. 不同结构的氨基酸在生命体内发挥着各自重要的功能. 另外, 氨基酸也是食品药品工业、功能材料及有机合成的重要原料. 对20种常见氨基酸的精准化学选择性识别是一项意义重大的研究工作. 含C=N双键的席夫碱结构具有特有的碱性、共轭性、与金属的强配位性以及强的氢键形成能力, 在荧光探针分子的构建中具有独特的优势. 综述了近十年席夫碱结构的荧光探针对氨基酸化学选择性识别的研究进展, 包括探针分子结构特征、识别机制、应用潜能等, 并总结分析了目前氨基酸精准识别研究的难点, 以及要突破的科学问题.
彭澳霈, 李扬, 朱园园, 吴广文, 古双喜. 席夫碱型荧光探针对氨基酸化学选择性识别研究进展[J]. 有机化学, 2025, 45(9): 3301-3313.
Aopei Peng, Yang Li, Yuanyuan Zhu, Guangwen Wu, Shuangxi Gu. Advances in Chemoselective Recognition of Amino Acids by Schiff Base Fluorescent Probes[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2025, 45(9): 3301-3313.
| 氨基酸 | 探针 | 荧光响应 | 检测限 | 溶剂 | pH | 金属离子 | 识别机理 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 酸性 | Glu | 17[ | 增强 | 185.0 nmol/L | EtOH/H2O (V/V=1/4) | 7.0 | Al3+ | C=N、氨基酸的氨基和羰基与Al3+的共配位作用 |
| 碱性 | Arg | 1[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg的作用改变了C=N与OH之间氢键上电子转移 | |
| 2[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg作用后C=N与NO2之间氢键变化 | |||
| 3[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg的作用改变了C=N与OH之间氢键上电子转移 | |||
| 4[ | 无响应 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | ||||
| 5[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg的作用改变了C=N与OH之间氢键上电子转移 | |||
| 11[ | 增强 | 13.07 nmol/L | THF/H2O | 7.0 | Zn2+ | C=N、Arg的氨基和羧基与Zn2+的共配位作用, C=N与Arg胍基质子氢键作用 | ||
| 16[ | 增强 | 148.0 nmol/L | EtOH/H2O (V/V=1/4) | 7.0 | Cu2+ | C=N、Arg的氨基和羧基与Cu2+的共配位作用 | ||
| Lys | 11[ | 增强 | 12.53 nmol/L | H2O/1.25% THF | 7.0 | Zn2+ | C=N、Lys的氨基、羧基与Zn2+的共配位作用, C=N与Lys氨基质子氢键作用 | |
| 非极性 | Phe | 12[ | 淬灭 | 18.45 μmol/L | MeOH/H2O (V/V=6/4) | 7.0 | No | C=N、三唑环、OCH2与Phe的氨基、羧基之间的氢键作用 |
| Trp | 13[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=9/1) | 7~11 | Cu2+ | 竞争配位与共配位形成三元复合物 | ||
| 14[ | 增强 | 130.7 μmol/L | MeOH | 2~12 | No | C=O、C=C与Trp的氨基、羧基之间通过氢键作用, 形成包含C=N的大环 | ||
| 极性 | Cys | 6[ | 增强 | 3.6 nmol/L | CH3CN-PBS (V/V=1/2) | 7.2 | No | 探针醛基与Cys巯基发生环化反应后通过分子内氢键形成五元环, 抑制C=N异构化诱导的荧光淬灭 |
| 7[ | 增强 | 9 μmol/L | HEPES buffer/1% MeCN | 7.4 | Cu2+ | Cys对Cu2+的竞争配位, C=N水解释放荧光素 | ||
| 8[ | 增强 | 0.64 nmol/L | PBS buffer | 7.4 | Cu2+ | 探针的C=N, C=O, OH与Cu2的配位作用淬灭荧光, Cys对Cu2+的竞争配位, 释放探针分子, 荧光恢复 | ||
| 9[ | 淬灭 | 1.2 μmol/L | MeOH/H2O (V/V=3/7) | 7.0 | Cu2+ | Cys对Cu2+的竞争配位, 释放罗丹明分子且使其内酰胺环重新形成, 荧光淬灭 | ||
| 10[ | 淬灭 | 1.23 μmol/L | MeCN/H2O (V/V=8/2) | 7.0 | Zn2+ | Cys对Zn2+的竞争配位, 释放探针分子 | ||
| Ser | 15[ | 增强 | 1.74 nmol/L | DMF | 7.0 | No | Ser与探针分子之间的电荷转移 | |
| 氨基酸 | 探针 | 荧光响应 | 检测限 | 溶剂 | pH | 金属离子 | 识别机理 | |
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| 酸性 | Glu | 17[ | 增强 | 185.0 nmol/L | EtOH/H2O (V/V=1/4) | 7.0 | Al3+ | C=N、氨基酸的氨基和羰基与Al3+的共配位作用 |
| 碱性 | Arg | 1[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg的作用改变了C=N与OH之间氢键上电子转移 | |
| 2[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg作用后C=N与NO2之间氢键变化 | |||
| 3[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg的作用改变了C=N与OH之间氢键上电子转移 | |||
| 4[ | 无响应 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | ||||
| 5[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=1/1) | 7.0 | No | 与Arg的作用改变了C=N与OH之间氢键上电子转移 | |||
| 11[ | 增强 | 13.07 nmol/L | THF/H2O | 7.0 | Zn2+ | C=N、Arg的氨基和羧基与Zn2+的共配位作用, C=N与Arg胍基质子氢键作用 | ||
| 16[ | 增强 | 148.0 nmol/L | EtOH/H2O (V/V=1/4) | 7.0 | Cu2+ | C=N、Arg的氨基和羧基与Cu2+的共配位作用 | ||
| Lys | 11[ | 增强 | 12.53 nmol/L | H2O/1.25% THF | 7.0 | Zn2+ | C=N、Lys的氨基、羧基与Zn2+的共配位作用, C=N与Lys氨基质子氢键作用 | |
| 非极性 | Phe | 12[ | 淬灭 | 18.45 μmol/L | MeOH/H2O (V/V=6/4) | 7.0 | No | C=N、三唑环、OCH2与Phe的氨基、羧基之间的氢键作用 |
| Trp | 13[ | 增强 | DMSO/H2O (V/V=9/1) | 7~11 | Cu2+ | 竞争配位与共配位形成三元复合物 | ||
| 14[ | 增强 | 130.7 μmol/L | MeOH | 2~12 | No | C=O、C=C与Trp的氨基、羧基之间通过氢键作用, 形成包含C=N的大环 | ||
| 极性 | Cys | 6[ | 增强 | 3.6 nmol/L | CH3CN-PBS (V/V=1/2) | 7.2 | No | 探针醛基与Cys巯基发生环化反应后通过分子内氢键形成五元环, 抑制C=N异构化诱导的荧光淬灭 |
| 7[ | 增强 | 9 μmol/L | HEPES buffer/1% MeCN | 7.4 | Cu2+ | Cys对Cu2+的竞争配位, C=N水解释放荧光素 | ||
| 8[ | 增强 | 0.64 nmol/L | PBS buffer | 7.4 | Cu2+ | 探针的C=N, C=O, OH与Cu2的配位作用淬灭荧光, Cys对Cu2+的竞争配位, 释放探针分子, 荧光恢复 | ||
| 9[ | 淬灭 | 1.2 μmol/L | MeOH/H2O (V/V=3/7) | 7.0 | Cu2+ | Cys对Cu2+的竞争配位, 释放罗丹明分子且使其内酰胺环重新形成, 荧光淬灭 | ||
| 10[ | 淬灭 | 1.23 μmol/L | MeCN/H2O (V/V=8/2) | 7.0 | Zn2+ | Cys对Zn2+的竞争配位, 释放探针分子 | ||
| Ser | 15[ | 增强 | 1.74 nmol/L | DMF | 7.0 | No | Ser与探针分子之间的电荷转移 | |
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doi: 10.1038/s41467-018-03066-6 pmid: 29416041 |
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doi: 10.1038/s41467-022-31249-9 pmid: 35717342 |
| [16] |
doi: 10.1016/j.cell.2024.03.030 pmid: 38653240 |
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(李非凡, 余康, 倪传志, 朱园园, 曾婕, 古双喜, 有机化学, 2024, 44, 1862.)
doi: 10.6023/cjoc202401022 |
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doi: 10.1039/d4dt01977f pmid: 39351607 |
| [1] | 张放, 谢佩, 张启超, 武磊芳, 何林, 杜广芬. Brønsted碱促进的o-羟基席夫碱与乙烯基磺酰氟通过Michael-Mannich-SuFEx串联反应构建磺基色烯并[4,3‑b]吡咯烷化合物[J]. 有机化学, 2025, 45(7): 2552-2565. |
| [2] | 李兆周, 谢亚芳, 陶健, 魏雪冰, 黎乐乐, 李亚娟, 唐嘉敏, 牛华伟, 陈秀金, 高红丽, 李芳, 于慧春, 袁云霞, 古绍彬, 康怀彬, 孙晓菲, 任国艳, 吴影. 半胱氨酸荧光探针的构建及其在病理学检验中的应用[J]. 有机化学, 2025, 45(7): 2335-2349. |
| [3] | 张文博, 苏思铭, 杨鹏. 新型杯[3]咔唑衍生物的合成及其对羟喜树碱识别与检测研究[J]. 有机化学, 2025, 45(4): 1395-1401. |
| [4] | 相韩悦, 魏少荫, 王玉记, 肖猱. 基于N-氧化物结构Fe2+荧光探针的研究进展[J]. 有机化学, 2025, 45(4): 1137-1152. |
| [5] | 沈晴, 曾玉, 黎忠昊, 曹西颖, 郭玉婷, 叶蕴仪, 汪朝阳. 基于共价键形成与切断的反应型小分子荧光探针的研究进展[J]. 有机化学, 2025, 45(4): 1194-1205. |
| [6] | 曾玉, 黎忠昊, 邓思威, 陈祖佳, 陈璧瑜, 宇世伟, 沈晴, 汪朝阳. 氰基乙烯类化合物的制备与应用研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(9): 2722-2731. |
| [7] | 何春, 刘姝祺, 成奋民, 郝远强, 陈述, 张培盛, 曾荣今. 具有双态发光性质的双光子丹磺酰类荧光探针的合成及其在硫化氢检测中的应用研究[J]. 有机化学, 2024, 44(9): 2869-2875. |
| [8] | 宣良明, 赵伟, 范润东, 严琼姣, 汪伟, 陈芬儿. 基于甘氨酸衍生物α-C(sp3)—H官能团化的催化体系研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(9): 2700-2721. |
| [9] | 苏小龙, 李健鹏, 刘孟鑫, 邹莉, 杨得锁, 冯海涛. 四苯乙烯酰胺类化合物的合成及其高灵敏度、高选择性识别Cu2+[J]. 有机化学, 2024, 44(8): 2581-2587. |
| [10] | 周敏园, 赵洁, 叶发荣, 黄平, 邓明刚, 王平. 糖基化干扰素-γ的半合成[J]. 有机化学, 2024, 44(7): 2296-2304. |
| [11] | 胡亦然, 张巳亮, 罗海艳, 赵璐瑶, 郭旭东, 王双青, 胡睿, 杨国强. 新型查尔酮衍生物氨肽酶N荧光探针的设计及应用[J]. 有机化学, 2024, 44(7): 2257-2264. |
| [12] | 李非凡, 余康, 倪传志, 朱园园, 曾婕, 古双喜. 测定氨基酸浓度和对映体组成的手性荧光探针[J]. 有机化学, 2024, 44(6): 1862-1869. |
| [13] | 张文艳, 王丹, 罗仁洁, 刘会玲. 近红外荧光手术导航探针的研究进展[J]. 有机化学, 2024, 44(6): 1760-1776. |
| [14] | 刘琳, 陈琳, 胡晓玲, 钟克利, 张璟琳, 汤立军. 基于苯并吡喃点亮型硫化氢荧光探针在食品检测中的应用与细胞成像[J]. 有机化学, 2024, 44(6): 2027-2032. |
| [15] | 张继东, 杨垚, 张杰, 厍伟. 基于聚集诱导效应(AIE)-激发态分子内质子转移(ESIPT)效应的四苯乙烯荧光探针对Zn(II)检测研究[J]. 有机化学, 2024, 44(4): 1337-1342. |
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