大环多胺类配体cyclen及其衍生物具有很强的配位能力,能与多种金属离子形成稳定的金属配合物并显示不同的功能。以cyclen为母体进行化学修饰可得到许多功能化的衍生物,其金属配合物在生命科学领域具有巨大的应用潜力。因此,设计合成功能化的cyclen衍生物及其金属配合物具有很重要的应用前景。我们选择以cyclen为母体,通过化学修饰,得到具有不同含氮杂环的cyclen衍生物配体,再在此基础上引入不同金属活性中心,并对其在阴离子识别、锌离子荧光探针、人工金属核酸酶及抗肿瘤活性等方面的性质进行了研究。　　 本论文分为以下四个部分:　　 第一章对cyclen衍生物及其金属配合物的研究背景和国内外最新研究进展进行了回顾和总结,重点介绍了cyclen衍生物的合成方法及其金属配合物在锌离子荧光探针、DNA切割及磁共振造影等方面的性质和应用。　　 第二章主要研究了cyclen衍生物的锌配合物及其荧光性质:　　 1.用直接取代方法将荧光发光团三联吡啶修饰到cyclen大环上,合成了一种cyclen单取代衍生物配体1-[4-对-甲苯基-(2,2:6,2"-三吡啶基)]-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(L1)。L1在水溶液中能够选择性识别Zn(Ⅱ),形成1:2型双核锌配合物Ⅰ,该配合物在水溶液中表现出较强的荧光性质,且对H2PO4-有较好的选择性识别能力。　　 2.通过直接取代方法合成了一种8-氨基喹啉类锌离子荧光探针1-(N-8-喹啉基)乙酰胺基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(L2),L2在水溶液中对锌离子表现出显著的荧光选择性识别。在这个探针分子中,cyclen环作为锌离子受体,同时增加分子的水溶性,而8-氨基喹啉单元作为荧光发光团起信号指示作用。　　 第三章主要研究了cyclen衍生物在人工金属核酸酶方面的性质:　　 1.设计合成了一种由刚性基团桥联的双核铜配合物Ⅲ,琼脂糖凝胶电泳实验表明配合物Ⅲ可以在生理条件下将超螺旋pUC19质粒DNA氧化切割成缺刻型DNA,表现出较强的切割活性,这种切割效果可能来源于双Lewis酸活化过程的协同作用。　　 2.合成了一种含有吡啶基的单取代cyclen衍生物1-[N-2-(2"-吡啶基)乙基]甲氨酰甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷(L3),并在此基础上合成了一种新型铜铂异核配合物Ⅴ。该配合物有着良好的水溶性,初步实验结果显示,配合物Ⅴ在准生理条件下能与pUC19质粒DNA和CT-DNA结合,并能使超螺旋DNA解旋成缺刻型结构,说明该铜铂异双核配合物仍然保留了DNA切割活性。圆二色光谱表明配合物与DNA以非嵌入方式结合。　　 第四章设计合成了两种DO3A的衍生物配体L4和L5,得到了具有潜在磁共振造影性质和抗癌活性的异核双功能配合物Ⅷ并对其进行了初步的性质测试。CD光谱研究表明与其对应的单核钆配合物Ⅶ可能以插入方式与DNA结合,而铂中心引入后抑制了配合物与DNA之间的作用;细胞毒活性试验说明铂中心与造影单元结合并没有降低其对肿瘤细胞的抑制活性。