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人体内的活性氧物质(ROS)是产生各种疾病的重要因素,次氯酸(HOC1),作为活性氧物质之一,与许多疾病的致病机制有着十分密切的关联。现如今,各种活性氧物质的识别与检测已经成为化学与生物学科发展中具有挑战性的非常重要的前沿课题。随着人类各种金属用品的使用以及环境污染的加剧,使生物体内金属离子(尤其是重金属离子)的含量都有所增加,并可能造成生物体各系统的紊乱,甚至会引起一系列疾病的发生,严重影响了生命体的健康。正是由于次氯酸和金属离子与人类的身体健康有着密切关联,因此发展高效、及时、灵敏的次氯酸和金属离子的检测方法显得尤为重要,并且对生命及环境科学具有是很重要的意义。罗丹明类衍生物具有优良的光学性能,在荧光分析中一直以来有着非常广泛的应用,是设计合成性质优良的荧光探针的一个良好平台。本论文设计合成了四大类(按功能划分)罗丹明螺环隐色体荧光探针(RBP和RBT,RBAI、RGAI和RGNC,BOS1-BOS7,BMS1-BMS5);对所有探针进行表征并通过研究光谱性质讨论了对受体的识别机理;探究了部分探针对活体细胞的毒性、细胞染色及生物活体标记,取得了比较好的结果。主要研究内容有:1.以罗丹明B结构为荧光发色团,二甲酰肼结构为C1O-的特异性氧化位点,设计合成了 2种C1O-荧光探针。通过光谱性质证明探针RBP和RBT对C1O-良好的检测能力。对识别机理进行了理论分析和HRMS(ESI)实验验证。将探针成功应用于L929活细胞及小鼠体内荧光成像,表明探针RBP和RBT具有较低细胞毒性,良好的细胞穿透性,可用于生物体内ClO-的检测及成像,在生物学检测方面具有潜在的应用价值。2.以罗丹明B及罗丹明6G结构为荧光发色团,进行修饰和改进,设计合成了 3种Hg2+荧光探针(RBAI、RGAI、RGNC)。通过光谱性质研究确定了探针对Hg2+的光学识别性能。获得了探针RBAI的单晶结构。对识别机理进行了理论剖析和HRMS(ESI)验证。将探针RBAI、RGAI拓展于吸附固体表面检测Hg2+,及成功用于L929活细胞及小鼠体内荧光成像,证明了它们在环境检测、生物染色方面的应用价值。3.以罗丹明B为荧光发色团,邻苯二胺为连接臂,N和O原子为金属离子主要结合位点,设计合成了 7种单一分子同时检测A13+、Cr3+、Zn2+、Cu2+的多功能探针BOS1-BOS7。该系列探针的紫外吸收及荧光发射光谱对上述四种金属离子,发光波段、发光强度均有所不同,且裸眼检测中可以明显观察到不同的颜色及荧光差异,从而达到多功能识别的效果。应用于SGC-7901活细胞成像,验证了探针的细胞染色效果。4.以罗丹明B为荧光发色团,间苯二胺为连接臂,N和O原子为金属离子主要结合位点,设计合成了 5种检测Al3+、Cr3+的探针BMS1-BMS5。光谱性质研究发现,探针可以在众多金属离子中选择性识别Al3+、Cr3+,并且可以实现裸眼检测。