钙是地球上五种含量最丰富的元素之一,它在生命体内也行使着一系列重要的调节功能。80年代以来Tsien等合成的具有EGTA、BAPTA螯合母体的钙荧光指示剂,广泛地用于细胞内游离[Ca²⁺]的测定。该类试剂通常以水溶液或盐的形式存在,且不能进入细胞。将其酯化后可以制成乙酸甲酯型（AM型）,从而可透过细胞膜而进入细胞,然后再在胞浆酯酶作用下水解而重新生成相应的游离酸型,与胞内游离Ca²⁺结合导致荧光信号的改变,进而达到测定活体细胞内游离Ca²⁺的目的。细胞Ca²⁺荧光探针的合成一直以来受到了广泛的关注,目前商业化应用的钙离子荧光探针数目极为有限。根据在结合Ca²⁺的前后有无激发或发射波长位移,可将其分为双波长比率法测定和单波长测定Ca²⁺的荧光指示剂。前者包括有indo-1,fura-2等Ca²⁺荧光指示剂,后者则以fluo-3,rhod-2等为代表。indo-1是一种测定细胞游离钙离子浓度的强荧光指示剂,它的特点是:（1）结合Ca²⁺后发射光谱发生位移;（2）对Ca²⁺具有高度选择性;（3）高荧光量子效率。基于上述特点,indo-1是目前普遍使用的钙荧光试剂之一。本文围绕吲哚类细胞Ca²⁺荧光探针及螯合母体的设计、合成展开,主要内容有以下几个方面。1.改进了indo-1的现有合成路线,研究了多步反应条件,提高了反应产率,并且测定了其螯合钙离子前后的荧光发射光谱的变化。现有文献对indo-1合成步骤报道很少,且具体操作不详尽,本文详细报导了从邻硝基苯酚出发的多步合成方法。对BAPTA结构的钙荧光指示剂螯合部分、Wittig试剂的合成和水解生成indo-1的碱性条件均做了改进,优化了反应条件,提高了反应产率。2.设计合成了新型吲哚类细胞Ca²⁺离子荧光指示剂indo-MF,并且测定了其螯合钙离子前后的荧光发射光谱的变化。与现有吲哚类指示剂相比较,新型的细胞Ca²⁺荧光探针indo-MF是一类中等亲和力的Ca²⁺荧光指示剂。K_d值介于indo-1与indo-FF之间,弥补了两类已知吲哚类Ca²⁺荧光指示剂的测试边缘区域,实现了测定中等浓度钙含量的设计要求。另外,其荧光激发波长较indo-1有所红移,荧光发射光谱在结合Ca²⁺前后也出现了约45nm的移动,说明indo-MF仍是一种适用于双波长比率法测定Ca²⁺浓度的荧光指示剂。3.设计合成了两类未见文献报道的Ca²⁺荧光指示剂螯合部分的重要中间体BAPTA-Vinyl和BAPTA-EClCl。目前广泛使用的无论是可见光激发的fluo-3还是紫外光激发的indo-1,结构中的螯合部分——BAPTA（1,2-双（2-氨基苯氧基）乙烷-N,N,N’N’-四乙酸）母体并没有改变,仅是连接了不同的荧光发色团。因此,BAPTA-Vinyl和BAPTA-EClCl可以连接不同的荧光发色团,得到吲哚类,罗丹明类,荧光素类等各个种类的细胞Ca²⁺荧光指示剂,为设计合成新型的钙离子荧光指示剂提供了一个新的思路,具有很好的应用前景。