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香豆素衍生物不仅在生物活性药物领域有多方面的应用,而且在荧光染料领域作为一种很好的发光基团也被广泛应用。以香豆素为母核的荧光探针具有荧光量子产率高、Stokes位移大、对细胞的毒性小、对生物组织的损害小等优势。因此,很多基于香豆素为母核的荧光探针被开发出来,并在生物体内有较好的应用前景。本文以香豆素衍生物与苯并吡喃嗡的共轭体系为荧光团,以酰基叠氮为识别位点,设计、合成了比率型检测H2S分子的新型荧光探针分子C1；分别以香豆素衍生物和萘与苯并噻唑盐的共轭体系为荧光团,以香豆素衍生物和萘上的氧原子与苯并噻唑上的硫原子共同构成Hg2+的识别位点,设计、合成了选择性检测Hg2+的新型荧光探针分子C2和C3；以香豆素衍生物为荧光团,以8-羟基喹啉中的氮原子和氧原子、香豆素部分的氧原子和希夫碱部分的氮原子为识别位点,设计、合成了选择性检测Cu2+的新型荧光探针分子C4。具体研究内容如下：1.以7-(二乙胺基)-3-乙酰基香豆素和2-(4-(二乙胺基)-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸为原料,经羟醛缩合反应、环化反应得到重要中间体2-(7-(二乙胺基香豆素)-7-二乙胺基-1-苯并毗喃嗡-4-)苯甲酸(CB),再经活化、叠氮化反应,设计、合成了荧光探针分子C1。C1以香豆素衍生物与苯并吡喃嗡的大共轭体系为荧光团,以酰基叠氮为H2S的识别位点,可选择性检测H2S。C1本身的荧光是近红外的,当分子中的酰基叠氮被H2S还原后,得到的酰胺可以迅速转化为螺环化合物,破坏体系的共轭结构,恢复香豆素部分的荧光,这样可以实现对H2S的比率型检测。与其他已报道的基于叠氮基检测H2S分子的荧光探针相比,化合物C1具有检测时间短、对细胞毒性小等优势。另外,荧光探针分子C1还可以比率型检测肝星状细胞中的H2S,这为探针分子更进一步的生物应用奠定了理论基础。2.分别用7-羟基-8-甲酰基香豆素-3-羧酸乙酯和2-羟基萘醛与2-甲基苯并噻唑盐缩合,设计、合成了荧光探针分子C2和C3。探针分子C2以香豆素衍生物与苯并噻唑的共轭体系为荧光团,以苯并噻唑上的硫原子和香豆素7位酚羟基为Hg2+的识别位点,而探针分子C3以萘与苯并噻唑的共轭体系为荧光团,以苯并噻唑上的硫原子和萘环上的酚羟基为Hg2+的识别位点,均可选择性检测Hg2+。探针分子C2和C3中,来自苯并噻唑部分的硫原子以及来自香豆素/萘部分的氧原子能参与到Hg2+的配位,并通过Job’s曲线分析可确定该类荧光探针与Hg2是以1：1的方式参与配位的。Hg2+的加入使得体系中原有的PET效应被阻断,进而使体系的荧光发射光谱的强度增强。同时与探针分子C3相比,C2对Hg2+的选择性很强,而对MeHg+和Ag+几乎没有响应。另外,C2和C3具有很好的水溶性,可以检测模拟水样中的Hg2+；该探针对细胞的毒性不是很大,因此可以应用到MCF-7细胞中Hg2+的检测。3.以8-羟基喹啉为起始原料,经溴乙酸乙酯取代、水合肼肼解、再与7-羟基-8-甲酰基香豆素-3-羧酸乙酯缩合,设计、合成了荧光探针分子C4。该探针以香豆素衍生物为荧光团,以8-羟基喹啉中的氮原子和氧原子、香豆素部分的氧原子和希夫碱部分的氮原子为识别位点,可选择性地检测Cu2+。通过Job’s曲线研究发现,C4与Cu2+以1：1的形式进行配位。与Cu2+配位后,由于分子内PET效应的发生,体系的荧光发射光谱强度减弱,紫外吸收光谱也发生明显的变化。该探针已被成功应用于模拟水样中Cu2+的检测分析。