摘要: 荧光探针作为光分析检测技术，在化学、环境及生命科学等领域具有重要的作用。一些杂环化合物如苯并吡喃、吡唑啉以及α,β-不饱和酮等，因为其具有良好的发光性能而被广泛地报道并应用在荧光探针识别离子或分子的工作中。本文设计合成苯并吡喃结构的相... 展开 荧光探针作为光分析检测技术，在化学、环境及生命科学等领域具有重要的作用。一些杂环化合物如苯并吡喃、吡唑啉以及α,β-不饱和酮等，因为其具有良好的发光性能而被广泛地报道并应用在荧光探针识别离子或分子的工作中。本文设计合成苯并吡喃结构的相关荧光探针，研究了其光谱性质及识别性能。具体的内容如下： 1. 基于 2-苯基-2H-苯并吡喃醛结构的吡唑啉识别 Zn2+的荧光探针的合成及在细胞中的应用研究 首先以水杨醛与肉桂醛为原料，通过迈克尔加成和分子内羟醛缩合反应合成了 2-苯基-2H-苯并吡喃-3-醛，将 2-苯基-2H-苯并吡喃-3-醛分别与苯乙酮和 2-羟基苯乙酮经羟醛缩合反应合成相应的α,β-不饱和查尔酮，再与水合肼在冰醋酸回流的条件下经过关环反应制得对应的吡唑啉化合物，分别为1-（3-苯基-5-（2-苯基-2H-苯并吡喃-3-基）-4,5-二氢-1H-吡唑-1-基）乙酮和1-（3-（2-羟苯基）-5-（2-苯基-2H-苯吡喃-3-基）-4,5-二氢-1H-吡唑-1-基）乙酮（L）。其结构经过 1H NMR，13C NMR和HRMS的确认。通过紫外吸收和荧光光学性质研究，结果表明 1-（3-（2-羟苯基）-5-（2-苯基-2H-苯吡喃-3-基）-4,5-二氢-1H-吡唑-1-基）乙酮（L）在CH3CH2OH:H2O(V:V=1:1)溶液溶液中对Zn2+有很好的选择性且灵敏性和抗干扰性能较高，由Benesi-Hildebrand计算和Job’s plot曲线的结果可知该化合物与Zn2+是1:1配位，并且经 1H NMR核磁滴定实验得到验证。加入EDTA的实验证明了荧光探针L识别Zn2+的过程是具有可逆性的。且化合物L成功应用于BHK-21活细胞内Zn2+的检测，表明该化合物具有较好的膜透性。 2. 基于萘环结构的苯并吡喃吡唑啉型荧光探针的合成及其在Cu2+检测方面的应用 我们设计合成了含萘环结构的苯并吡喃基的吡唑啉结构的荧光探针。利用合成的2-苯基-2H-苯并吡喃-3-醛与 2-羟基-1-萘乙酮经羟醛缩合反应生成相应的含萘酚结构的α,β-不饱和查尔酮，在与水合肼在冰醋酸回流的条件下，经过关环反应制得含萘酚结构的2H-苯吡喃吡唑啉化合物，该化合物结构经过 1H NMR，13C NMR和HRMS进行了结构的确认。通过对该化合物进行紫外吸收和荧光光学性质测试，发现在CH3CH2OH:H2O(V:V=1:1, HEPES=10 mM, pH=7.4)溶液中，该化合物（N）具有强烈的荧光强度，但Cu2+的加入可使荧光显著猝灭。该过程中显示出明显的颜色变化，由无色变为淡黄色，可以实现裸眼识别的效果。荧光探针N可以高效灵敏的选择检测Cu2+，由Job’s plot曲线和 1H NMR实验证明荧光探针N与Cu2+的络合比为1:1。加入PPi可使络合物荧光恢复探针本身的强度，表明探针具有很好的可逆性。且可应用于 PK-21细胞中Cu2+的检测。 3. 基于查尔酮结构的荧光探针的合成及其作为识别F-的应用研究 我们首先以水杨醛与肉桂醛为原料，经串联反应合成的2-苯基-2H-苯并吡喃-3-醛，然后与 2-羟基苯乙酮在强碱性条件下的无水乙醇溶液中室温搅拌经羟醛缩合得到相应的查尔酮化合物 E-3-（2-苯基-2H-苯吡喃）-1-（2-羟基苯基）丙烯酮（C）。其结构经过 1H NMR，13C NMR和元素分析表征正确。通过对该化合物的荧光光学性质测试，发现在 CH3CH2OH:H2O(V:V=1:1)溶液中加入 F-，使该查尔酮荧光探针的荧光强度增强。由 Job’s plot 曲线可知化合物与 F-是 1:1 配位。查尔酮荧光探针 C 与 F-的检测限为2.64×10-5 M，该荧光探针水溶性好，能高效灵敏的检测F-。 收起