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研究生: 許峻嘉
Xu, Jun-Jia
論文名稱: 綠色螢光蛋白發光團之間位吡啶類似物的合成及光/熱異構化性質及模擬GFP於酸性條件下的命運
meta-Pyridinium Chromophores of GFP Analogue : Synthesis, Photo/Thermoisomerization and Simulation the Fate of the GFP under Acidic Condition
指導教授: 宋光生
Sung, Kuang-Sen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 理學院 - 化學系
Department of Chemistry
論文出版年: 2017
畢業學年度: 105
語文別: 中文
論文頁數: 110
中文關鍵詞: 綠色螢光蛋白甲基化酸性條件水解
外文關鍵詞: GFP, methylation, acidic condition, hydrolyze
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  • 綠色螢光蛋白的研究大多取自生物體內,所耗的成本高且產率極低,過去的文獻顯示,綠色螢光蛋白於酸性條件下性質會發生改變,但其中發生的反應機制卻尚未明朗,本實驗利用合成綠色螢光蛋白類似物,進一步甲基化後去模擬綠色螢光蛋白(p-HBDI)於酸性條件下的結果。藉由類似物(m3-ph、m3-bn)及甲基化後類似物(m4-ph、m4-bn)去比較前後電子密度的差異,及類似物的光物理性質的測量,另外探討溶劑對光/熱異構化所造成的影響,並利用sigma-plot軟體計算速率常數,最後經過多項數據和x-ray的證實,綠色螢光蛋白類似物於酸性條件中,反應將發生在C9位置上。

    In order to realize the chromophore of green fluorescent protein (p-HBDI) reacting under acidic condition, we used GFP chromophore analogues (m4-ph and m4-bn) to imitate p-HBDI. The m4-ph and m4-bn were synthesized by methylation method. Herein, we studied the effect of photo/thermoisomerization in different solvent and observed the integration value of 1H-NMR to calculate the rate of photo/thermoisomerization with sigma-plot. After methylation method, we found that electron density on carbons of GFP chromophoric analogues (m4-ph and m4-bn) changed due to the positively charged nitrogen. Because the C9 became more electron deficient, it will be attacked by nucleophile. The futher use of x-ray diffraction proved that m4-ph and m4-bn would hydrolyze in the end. These data show that the destiny of GFP chromophoric analogues (m4-ph and m4-bn) will reacted on the C9 under acidic condition finally.

    目錄 中文摘要 (i) 誌謝 (vii) 目錄 (viii) 表目錄 (xi) 圖目錄 (xiii) 第Ⅰ章 緒論 (1) I-1 綠色螢光蛋白的起源 (1) I-2 綠色螢光蛋白及合成之反應機轉 (2) I-3 綠色螢光蛋白發光機制與光物理性質 (4) I-4 綠色螢光蛋白有機合成方法 (5) I-5 綠色螢光蛋白之光譜分析 (6) I-6 綠色螢光蛋白類似物的光異構化與熱異構化之探討 (7) I-7 綠色螢光蛋白在酸性下的影響 (10) I-8模擬綠色螢光蛋白酸性下的影響 (12). 第Ⅱ章 結果與討論 (14) Ⅱ-1 綠色螢光蛋白發色團類似物之成 (14) Ⅱ-2 綠色螢光蛋白類似物之光異構化與自發性熱異構化反應 (15) Ⅱ-2-1化合物 m3-ph ,m4-ph及m3-bn ,m4-bn於不同溶劑中光異構化與熱異構化之反應 (16) Ⅱ-2-2 探討熱異構化反應於溶劑極性的差異下之響 (39) Ⅱ-2-3 探討甲基化前(m3-ph,m3-bn與p3-ph ,p3-bn)吡啶上的氮於Meta位 和Para位對熱異構化之影響 (39) Ⅱ-2-4 探討甲基後(m4-ph,m4-bn與p4-ph ,p4-bn)吡啶上的氮於Meta位 和Para位對熱異構化之影響 (42) Ⅱ-3 甲基化後綠色螢光蛋白類似物於酸性環境下之影響 (45) Ⅱ-3-1 甲基化後綠色螢光蛋白類似物於酸性環境下水解速率 (46) Ⅱ-3-2 藉由碳譜的化學位移討論甲基化前後化合物之差異性及其對水解的影響 (52) Ⅱ-3-3探討甲基化後(m4-ph,m4-bn與p4-ph ,p4-bn)吡啶上的氮於Meta位 和Para位對水解速率之影響(54) Ⅱ-4 化合物m3-ph ,m4-ph與m3-bn ,m4-bn之光譜數據(55) Ⅱ-4-1 化合物m3-ph 與m3-bn 於MeCN溶劑中之UV-vis吸收光譜(55) Ⅱ-4-2 化合物 m4-ph與m4-bn於MeCN和H2O溶劑中及其水解後之UV-vis吸收光譜 (56) Ⅱ-4-3 化合物於甲基化前後之螢光光譜 (59) Ⅱ-4-4 化合物於甲基化前後及水解之光譜探討 (63) Ⅱ-4-5 螢光量子產率和cis-trans form轉換率之關係 (64) Ⅱ-5 結論 (65) 第Ⅲ章 實驗儀器與實驗步驟 (67) Ⅲ-1 實驗儀器及測量方法 (67) Ⅲ-2 綠色螢光蛋白發色團類似物之合成 (69) Ⅲ-2-1 合成(Z)-2-methyl-4-(pyridin-3ylmethylene)oxazol-5(4H)-one之步驟 (70) Ⅲ-2-1合成(Z)-2-acetamido-N-benzyl-3-(pyridin-3-yl)acrylamide之步驟 (70) Ⅲ-2-1 (Z)-1-benzyl-2-methyl-4-(pyridin-3-ylmethylene)-1H-imidazol-5 (4H)-one 之步驟 (71) Ⅲ-2-1合成(Z)-3-((1-benzyl-2-methyl-5-oxo-1H-imidazol-4(5H)-ylidene)methyl)-1-methylpyridinium之步驟 (71) Ⅲ-2-1合成(Z)-2-acetamido-N-phenyl-3-(pyridin-3-yl)acrylamide之步驟(73) Ⅲ-2-1合成(Z)-2-methyl-1-phenyl-4-(pyridin-3-ylmethylene)-1H-imidazol-5(4H)-one之步驟 (73) Ⅲ-2-1合成(Z)-1-methyl-3-((2-methyl-5-oxo-1-phenyl-1H-imidazol-4(5H)-ylidene)methyl)pyridinium之步驟(74) Ⅲ-3 熱異構化及水解反應速率常數之測量(76) Ⅲ-4 螢光量子產率之測量步驟(76) 第Ⅳ章 參考文獻(77) 附錄 (79) 化合物 m3-ph 之1H NMR (CDCl3, 400 MHz)光譜 化合物 m3-ph 之13C NMR (CDCl3, 400 MHz)光譜 化合物 m4-ph 之1H NMR (D2O, 400 MHz)光譜 化合物 m4-ph 之13C NMR (d-DMSO, 400 MHz)光譜 化合物 m3-bn 之1H NMR (CDCl3, 400 MHz)光譜 化合物 m3-bn 之13C NMR (CDCl3, 400 MHz)光譜 化合物 m4-bn 之1H NMR (D2O, 400 MHz)光譜 化合物 m4-bn 之13C NMR (d-DMSO, 400 MHz)光譜 化合物 m4-bn 水解 之1H NMR (D2O, 400 MHz)光譜 化合物 m4-bn 水解 之13C NMR (d-DMSO, 400 MHz)光譜 化合物 m4-ph 水解 之1H NMR (D2O, 400 MHz)光譜 化合物 m4-ph 水解 之13C NMR (d-DMSO, 400 MHz)光譜 化合物 m3-ph 之X-ray 晶體資料 化合物 m4-ph 之 X-ray 晶體資料 化合物 m3-bn 之X-ray 晶體資料 化合物m3-ph , m4-ph , m4-ph水解及m3-bn , m4-bn , m4-bn水解之高解析質譜

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