反应型荧光分子探针是利用探针与被测物之间能够发生特异性的化学反应,生成的产物会发生荧光信号的变化从而达到检测的目的。随着对于探针对被测物的高灵敏度和高选择性的越来越高的要求,基于特定化学反应的(可逆或不可逆)的反应型分子探针应运而生。而基于荧光共振(跨键)能量转移的比率型荧光探针成为研究热点。本文根据比率型荧光探针的骨架构建和与分析物与反应位点的特定识别,选择光稳定性好并且易于修饰的1,8-萘酰亚胺荧光团和具有良好“开-关”环效应的罗丹明B荧光团作为信号报告基团,设计合成了 3个比率型萘酰亚胺-罗丹明类荧光探针RHSDN、CyRSN和RHDN,并以4-溴-1,8-萘酐为原料,合成了 2个新型的萘酰亚胺树形分子PAN和PADN,通过核磁共振氢谱、碳谱及高分辨质谱的结构表征。我们研究了3个比率型萘酰亚胺-罗丹明类荧光探针对分析物HC1O、Hg2+和Fe3+的特异性识别,并将其分别应用于次氯酸细胞成像和实际水样重金属离子的检测。同时,实验还测定了萘酰亚胺树形分子PAN和PADN的聚集诱导荧光性能,制备了负载聚集诱导荧光分子的二氧化硅纳米粒子,对其光谱性质作了初步研究。具体内容如下:1.次氯酸是一种强氧化剂,无论是在日常生活中还是有机体内均发挥着举足轻重的作用。故本文设计了一种新型的比率型萘酰亚胺-罗丹明双光子“关-开”荧光探针RHSDN,该荧光探针对次氯酸具有“裸眼”识别能力,其中罗丹明-氨基硫脲与吡啶-萘酰亚胺通过苯基间隔连接。在HC1O的存在下,次氯酸引发分子内脱硫环化反应和荧光共振能量转移机制,表现出高的选择性、灵敏度,耐酸碱性和响应时间快,检测限为9.6×10-8M。在钛:蓝宝石脉冲激光器的800 nm照射下,HC1O诱导罗丹明螺内酰胺,表现出在600 nm处强烈的双光子激发荧光强度效果,伴随着溶液从无色到粉红色的变化。此外,RHSDN已被用于外源性HC1O细胞成像,并取得了令人满意的结果,进一步显示出在生物系统中的应用价值。此外,该探针对Hg2+也具有特异性识别性质,荧光共振能量转移效率为73%,检测限为9.24×10-8M,响应识别不受其他金属离子的干扰,具有专一性。2.通过Knoevenagel缩合反应将花箐类吲哚醛接在罗丹明骨架上,设计了一种基于脱硫环化的双光子荧光平台。在此平台的基础上合成了近红外荧光探针CyRSN,其中吗啉基萘酰亚胺与改良的罗丹明硫代酰肼结合形成单硫代-双肼结构。在钛蓝宝石脉冲激光800nm照射下,它对Hg2+表现出良好的双光子特性,表现出746 nm处的裸眼识别和荧光信号打开。Hg2+的加入使得探针中萘酰亚胺供体和修饰的罗丹明受体之间的富电子共轭键(1,3,4-噁二唑)相连接,确保了典型的TBET过程,导致746nm处的近红外荧光发射增强约34倍。此探针检测限为1.91×10-7M,灵敏度高,反应时间快,pH值在6.0-10.0之间,成功应用于实际水样中Hg2+的定量检测,结果令人满意。3.研究了荧光探针RHDN对Hg2+和Fe3+的选择性识别及对pH的响应情况。研究表明:探针RHDN在Hg2+诱导下,萘酰亚胺部分为能量供体罗丹明部分为能量受体,实现了荧光共振能量转移过程,能量转移效率为82%,检测限为3.25×10-7M;然而,Fe3+能够通过抑制萘酰亚胺部分的光诱导电子转移(PET)过程及与螺环螯合使罗丹明开环共同作用实现对Fe3+的分段比率识别,检测限为2.3×10-7M。REPN对酸度敏感,当处于酸性溶液中,探针溶液从无色透明变为粉红色,萘酰亚胺和罗丹明部分的特征峰强度均随酸度的增大逐渐增强。4.研究了萘酰亚胺树形分子PAN和PADN聚集诱导荧光效应,制备了负载聚集诱导荧光分子PAN和PADN的二氧化硅纳米粒子,并研究其荧光性能,根据TEM成像,纳米粒子在水溶液呈分散状态;二氧化硅纳米粒子PAN/Si02和PADN/Si02不仅保持了染料的荧光性能,还具有良好的稳定性,生物相容性,拓展了萘酰亚胺类荧光分子在纳米粒子材料方面的应用。此外,树形分子PADN与肺癌细胞A-549在培养液中共同培养,并在荧光显微镜下成像,结果表明树形分子在活细胞内具有良好的活性,能够用于细胞标记和跟踪实验。