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随着生命科学和医疗技术的不断发展,荧光法作为新兴的分析技术,在生物学、医学和环境科学等领域具有广泛的应用。普通的有机荧光染料中常用的荧光素染料存在吸收和发射波长集中在可见光区、荧光寿命短、Stokes位移小以及特异性染色效果差的缺点,这些缺点限制了荧光素染料的应用,因此,设计合成性能优越的荧光素染料具有十分重要的意义。1、以2,7-二氯荧光素(DCF)为母体,通过Duff和Knoevenagel反应,在DCF的4,5位置衍生化,设计合成了长发射波长(>590nm)、大Stokes位移(>150nm)的荧光染料DCF-1和DCF-MPYM,通过这两例染料与牛血清蛋白(BSA)之间的疏水作用引起的染料在水中的荧光变化,实现了染料对牛血清蛋白的高选择性检测；同时,在BSA的协助作用下,采用这两例染料实现了对活细胞的荧光成像。2、通过测试DCF-MPYM的纳秒瞬态吸收光谱,发现DCF-MPYM具有长寿命的三重态(23.89μs)；荧光寿命测试结果证实该化合物长波长630nm处的荧光不仅包括短寿命(纳秒级)的瞬时荧光,而且还包括长寿命(微秒级)的延迟荧光,且延迟荧光的寿命在除氧乙醇中达22.11μs,如此长的延迟荧光的寿命比普通有机荧光染料的寿命高出1000倍以上。通过阿仑尼乌斯公式拟合,得到单重态和三重态之间的能量差仅为28.36meV,这种小的能量差值满足三重态反系间窜越到单重态的要求,进一步证明了长波长处的延迟荧光为热激活延迟荧光(TADF),并由此提出了DCF-MPYM的发光机理。利用DCF-MPYM长寿命延迟荧光的特性,将其应用于时间分辨荧光成像中,实现了细胞成像中无背景荧光干扰的目的。3、将常用于半胱氨酸检测的烯酮式结构引入到DCF-MPYM母体上,合成了一例半胱氨酸探针DCF-MPYM-thiol,体外用稳态荧光技术测试证实了该探针可比色及比率检测半胱氨酸,并且体外也可用时间分辨的技术检测半胱氨酸,同时,DCF-MPYM-thiol可用于对MCF-7细胞的激光共聚焦和时间分辨荧光成像。4、通过将DCF结构改性,采用Vilsmer和Knoevenagel反应设计合成了染料4,将染料4的光谱数据和高斯理论计算结合,对其“构-效”关系进行了初步的探讨。在染料4的基础上,构建了一系列新的荧光染料5,6,7和8。其中染料5能用于体内外半胱氨酸的检测,而染料6,7和8能对细胞的线粒体进行特异性染色。