荧光染料在生物成像领域起着关键作用。随着成像技术的不断发展,尤其是超分辨荧光成像技术的出现,对高性能荧光染料的需求也随之提高。在常见的荧光染料中,9-位芳基取代的派洛宁类染料因兼具较高的荧光量子产率及稳定性的特点,成为光学成像领域中的热门染料。然而,此类染料合成步骤较多,反应条件要求高,合成困难,大大限制了其进一步的应用。针对这一问题,在本论文中,探索了9-芳基取代派洛宁染料PY-NBD新的合成方法。本论文的研究内容有以下几点:1.利用单线态卡宾的亲核取代反应,以派洛宁为起始物,一步法制备9-位芳基取代派洛宁染料,成功得到了目标化合物PY-NBD。对反应条件进行了系统的优化和探索,确定最优的合成条件为(反应时间为12 h;温度为65℃;溶剂为THF;反应物比例为Pyronin Y:t-BuOK:NBD-C1=1:2:2)。与文献已报道的合成方法相比,该方法操作简单(由之前5步反应变为1步反应);大幅度减少了反应时间(由原来的5天减少为12小时);并且避免了剧毒试剂氰化钾及易燃试剂丁基锂的使用,降低了反应的危险系数。2.利用紫外及荧光光谱对PY-NBD的发光性能进行了研究。PY-NBD的最大吸收分别位于545 nm及575 nm处。当以575 nm激发时,其位于610 nm处的荧光发射被明显猝灭;当以545 nm激发时,该化合物发出强烈的黄绿色荧光,最大发射波长位于575 nm处。荧光猝灭的原因为TICT效应所导致。通过在B3LYP/6-31G(d)水平下有关激发能E(eV)、振子强度f以及相应的电子组态的理论计算得到进一步证实。PY-NBD与GSH、硫化钠以及亚硫酸氢钠等还原型化合物反应后,PY-NBD中的硝基被还原成胺基,导致分子处于激发态时TICT效应被阻断,从而恢复红色荧光发射。3.PY-NBD染料表现出良好的细胞通透性,1 μM PY-NBD便可以很好地对细胞染色。MTT法检测细胞毒性实验中表明该化合物在1μM时几乎没有细胞毒性,也进一步说明,该化合物具有活体成像的可能。线粒体共定位实验表明,与市售的线粒体定位剂Rhodamine 123以及Deep Red对比,PY-NBD的皮尔逊系数达到0.95,说明PY-NBD可以作为线粒体定位剂。