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硫化氢(H2S)是生命体中继NO与CO之后发现的第三个气体信号分子，在多种组织中作为细胞保护剂和气体递质，具有控制血管舒张和神经调节等作用。H2S水平异常还与阿尔兹海默氏症、唐氏综合症、糖尿病和肝硬化等疾病有关。对H2S生理及病理功能的研究已成为化学家与生物学家广泛关注的热点课题，而发展准确快捷的H2S检测方法则是这些相关研究的技术基础。荧光探针及成像因其高灵敏度的快速响应能力，成为实现生命体系中小分子的快速原位检测的重要手段。因此构建H2S荧光探针、实现H2S的原位实时成像已成为当前探针研究的重要方向。目前大多H2S探针均通过其与H2S的选择性化学反应实现荧光识别，但较慢的响应速度难以满足硫化氢实时跟踪的需要。如何构造快速响应的比例计量型探针，实现细胞特别是特定亚细胞器中H2S的实时准确定跟踪仍是一个挑战性的课题。 本课题组发展的部花菁/香豆素杂合型H2S荧光探针CouMC是一个具有线粒体靶向性能比例计量型探针，显示较好的快速响应能力。在一系列的结构优化工作中我们发现该类分子的吲哚N被取代，如N-（N-哌啶基）丙酰胺和N-(N-十二烷基)丙酰胺取代，会导致对H2S响应方式和速度的明显不同，为此本论文展开了如下研究: 首先设计合成了不同链长的单取代和双取代吲哚-N丙酰胺部花菁/香豆素杂合荧光分子，CM-N1C2，CM-N2C2，CM-N1C12和CM-N2C12。荧光及紫外光谱研究表明具有吲哚N-(N-十二烷基)丙酰胺结构的CM-N1C12和CM-N2C12在含水溶剂中的其650nm发射峰均随时间快速降低，而且双取代的CM-N2C12显示更快的变化，难以直接用于H2S的荧光识别。而具有吲哚N-（N-乙基）丙酰胺结构的CM-N1C2和CM-N2C2在水溶液中均显示稳定的荧光和紫外光谱。这表明吲哚N-丙酰胺的N-取代碳链的增长，导致该类部花菁/香豆素杂合探针在水中的光谱稳定性降低。利用CM-N1C2和CM-N2C2进行的H2S荧光识别研究发现H2S均可在2分钟内使其最大发射波长从650nm蓝移到500nm，显示了快速的比例响应行为。研究还表明这两者对H2S的响应能力不受生命体系常见的阴离子、亲核性分子的干扰。共聚焦成像实验发现具有酰胺N-双乙基取代基的CM-N2C2具有良好靶向线粒体的能力，而具有酰胺N-单乙基取代基的CM-N1C2没有线粒体靶向能力。双通道成像研究表明这两个短链探针均可在细胞内对外源性H2S的实现比例计量成像。 上述研究提示吲哚N取代基的亲脂能力可能会改变该类杂合探针的硫化氢响应能力和亚细胞分布特点。为了排除其中酰胺基团的干扰，我们进一步简化模型，直接引入不同链长的烷基作为吲哚N取代基构建了七个部花菁/香豆素杂合荧光分子。光谱研究发现当烷基链长小于C8的CM-NC1、CM-NC4、CM-NC5、CM-NC6在水溶液中均显示良好的稳定性，均可实现对H2S的荧光比例识别响应，不受生命体系其他阴离子和亲核分子的干扰。它们对H2S的响应速度随着吲哚N取代烷基链的增长而加快。其中对HES响应最快的探针CM-NC6可在40秒内即可完成响应。线粒体共定位实验表明只有当吲哚N-烷基链长达到C4以上，探针分子才具有线粒体靶向性能。共聚焦成像实验证实了CM-NC6对外源H2S导致的线粒体H2S的变化实现了快速的双通道比例跟踪成像，双通比例的增加可达到五倍左右。当吲哚N-烷基链长达到C8以上时，化合物在含水溶剂中650nm处的荧光发射峰会随时间逐渐降低，烷基链越长，该发射峰降低的速度越快，其中具吲哚N-十六烷基的CM-NC16的该发射峰可在瞬间消失。目前研究还表明这些长链化合物的光谱不稳定可能是含水介质中分子间长链的疏水相互作用而致的快速聚集引起的。