子结构，使其及其衍生物具有较高的荧光量子效率。再加上优良的光热稳定性，分子拥有制作成优良荧光探针的潜能。图基于分子制作成的光伏电池但基于的小分子荧光探针相比于经典的罗丹明探针等却很少有报道。有关的荧光探针大多是近两年才报道出来的。其原因归结于分子的共轭平面结构。未被取代的分子，因为分子间很容易产生堆积。所以，几乎不溶于任何溶剂，而另方面，原子被取代了的衍生物虽然溶解性有所改善，却很难引入识别位点。年，等人首次报导了可用作检测的荧光探针，他们用烷基取代了侧的内酰胺，而另侧未进行取代。这样，在保证溶解度的同时，又可利用内酰胺的与离子特异性结合的原理进行识别。年，等人通过在合成的前期将醛基引入，合成了识别位点在分子苯环对位的荧光探针。年基于此中间体，等人还设计出了基于激基缔合物原理的探针。而另方面，等人又在通过在酰胺键上引入可用于识别且增加溶解度的基团合成了用于离子，但这种探针只是少例。近期发表的几篇探针文章都无例外的在酰胺的双取代改变溶解性的基础上在苯环对位引入识别位点，形成了双通道荧光探针。图第种基于分子制作成的荧光探针目前，基于的探针大多都是油溶性的，过大的亲酯性限制了其在离子检测及细胞成像方面的应用。年首次合成分离了基于双取代的磺酸盐，并用于共轭聚电解质的研究。的磺酸盐在水中具有良好的溶解度及较高的量子效率。但因为是离子盐，其分子拥有很大的极性，因此，用常规方法难以分离。目前，除了合成的磺酸盐，未见其它衍生物报道。将带磺酸基的用作水溶性探针，可以明显调节分子的亲水性，有利于制作用于细胞成像的探针。同时，磺酸基的引入可增加静电排斥抑制分子间的聚集，减少荧光猝灭。因此，研究基于磺酸盐的的探针的研究无论从理论角度和应用角度都是有意义的。研究的主要内容及预期目标综上所述，拥有优良的稳定性与荧光特性。而目前对基于的探针研究得并不多，因为在设计改造探针分子时，需兼顾识别及溶解性两方面。而对水溶的探针研究得更是极少。但水溶性探针更利于水溶性物质的检测以及活细胞成像。在本次研究中，期望合成两种比率型探针，来实现对含半胱氨酸及生物活性氧的响应以及定量检测。本次实验的预期目标是设计合成两种荧光探针完成探针的表征探讨探针在溶液中的光学性质。探究探针对目标物的响应情况。表目标探针，的结构,探针可用于含巯基的氨基酸检测，在此之前，有相应的烷基取代物的报道。但由于水溶性不佳，且在响应前后荧光发射峰强度的差别太大，因此未被用于活细胞成像，其响应前后的发射峰从移动到了，位移达到，是种大位移的探针。其识别机理在于含巯基的氨基酸能与探针发生经典的环化反应，生成噻唑环。在本次研究中，将首次将磺酸基引入到探针中，制作成为具有水溶性探针，与烷基取代探针的最大区别在于在中，磺酸基离子带有电性，因此，很有可能会与些带有电性的氨基酸产生静电作用，从而对氨基酸的检测产生定的影响。所以，除了研究不同取代基对探针光谱性质的影响外，还应关注磺酸基对不同氨基酸响应的影响。另方面，由于醛基活性很高，在室温下即可与较强的亲电试剂发生反应，因此可作为种合成水溶性探针的活泼中间体，比如当与胺类反应时，有潜能成为类检测金属离子的西弗碱探针，如图。图具有金属离子检测潜能的分子探针是设计用来检测生物中活性氧的，其设计思路来源于有机合成中的个常用反应，即醛基可以被保护生成肟，在温和的实验条件下，肟能够再次被次氯酸根去保护,如图所示。尽管具体的反应机理还没弄清楚，但在以往的研究中，有课题组就成功合成了对次氯酸高选择性的探针。在生物体的生命活动中发挥着极其重要的作用。通常情况下适当含量的次氯酸对人体是有益。尽管采用了水溶液中重结晶的方法成功分离了苯环上溴取代的，但由于本次研究中合成的中间体含有易水解的缩醛，且缩醛能与水能形成氢键，增大了在水中的溶解性，因此用简单重结晶的方法难以纯化及的前体。在本次研究中，将尝试在引入磺酸基以后，直接将未提纯的含缩醛的磺酸盐用作下步反应。在去缩醛保护以后再考虑进步提纯。的合成是醛基肟化的过程，该反应已经很成熟了，的提纯方法可参照的提纯方法。论文进度安排第阶段年月年月，完成试剂的采购第二阶段年月年月，完成的合成及表征第三阶段年月年月，在合成完的情况下，合成，完成的表征第四阶段年月年月，测定，的溶液光物理性质，以及对探测物的响应情况。第五阶段年月年月，完成论文的撰写参考文献指导教师意见指导教师签名年月日开题小组意见负责人及成员签名答辩时间年月日注选题类型基础型应用基础型应用型调研型课题来源国家级项目省部级项目横向合作项目校级项目自选项目。四川农业大学本科毕业论文设计开题报告毕业论文设计题目基于的水溶性荧光探针的合成及性能研究选题类型应用基础型课题来源自选项目学院理学院专业应用化学指导教师职称姓名年级学号研究背景荧光是种光致发光现象，是荧光物质的激发态电子回到基态时的辐射失活过程中产生的，如图所示。通常包含短寿命寿命的荧光以及长寿命以上的磷光。自世纪，西班牙医生在含有木头切片浸出的水溶液中首次发现以来，荧光现象在照明生物检测化学分析已得到了广泛的应用。年钱永健等人因发现及改造绿色荧光蛋白而获得了当年的诺贝尔化学奖。绿色荧光蛋白基因在细胞生物学与分子生物学领域中常被用作为个报导基因。些经修饰过的荧光蛋白可作为生物探针。图图图有机小分子探针经典结构荧光探针是指在紫外可见光近红外区有特征荧光，并且其荧光性质激发和发射波长，强度，寿命，偏振等可随环境的性质，如溶剂极性，折射率，粘度等改变而灵敏度改变的类荧光物质。有机小分子荧光探针可由以下结构组成荧光团，受体以及连接二者之间的连接体，如图所示。荧光探针与目标产物的非共价作用的超分子力如氢键，重叠实现了对目标分子的特异性识别，当然,与超分子自组装不同的是荧光化学传感器的设计重点主要集中在灵敏度与选择性两个指标上,能够在靶向物质浓度最低的情况下实现专性作用才是荧光探针的目标。荧光团是光学信号的信号源，探测的信息直接通过荧光发色团进行表达。对于探针来说，不同的荧光团有不同的荧光量子效率，不同的位移，基于萘酰亚胺，罗丹明，氟硼吡咯等荧光探针都已得到实际应用。年，等人合成了能专识别离子的荧光探针，如图所示。该探针为首个检测离子的胞内探针，并成功用于活体成像，其机理为分子内电荷转移。当探针未与离子结合时最大发射波长为，结合后蓝移至，其最大特点是成功的鉴别开了与离子性质极为相似的离子。图基于氟硼吡咯发色团的探针菁染料应用广泛，是生物组织成像研究中重要的荧光标签。特别是三碳菁染料，如图所示，其荧光发射峰及吸收峰处于近红外区域，尤适合应用于细胞内成像。研究小组于年合成了系列基于三碳菁染料的荧光探针用于检测分子，但这种探针的光易受染料的浓度细胞内的环境因素影响，应用受到很大限制。随后该小组合成了氨基取代的染料作为荧光探针，这是首次合成近红外区域的荧光探针，具有良好的灵敏度，低浓度的重金属离子对该探针也几乎无影响。图基于三碳菁发色团的探针通过与细胞内的特征性物质结合，荧光探针可用于活细胞成像，如图所示。以帮助显现活细胞中的生物过程。活体成像能够反映细胞或基因表达的空间和时间分布，从而了解活体动物体内的相关生物学过程特异性基因功能和相互作用。但用于生物成像的探针需要与生物背景光相区别，即荧光的发射波长尽量往长波方向移动，另方面还应在毒性使用范围以及生物相容性等方面符合生物体的正常机能。荧光探针的灵敏性特异性识别还在于其对目标物的选择性结合，主流的荧光探针设计原理有分子内电荷转移，光致电子转移共振能量转移,激基缔合物以及激发态质子转移,五种。近年来基于聚集态效应分子刚性改变等机理的荧光探针也逐步发展起来。但目前来说，更好特异性识别，更大的位移，更高量子效率的荧光发色基团仍是现在荧光探针研究的方向。图基于氟硼吡咯发色团的探针用作荧光成像立题依据,二苯基,吡咯并吡咯二酮于年由汽巴公司偶然合成出来的，因其化学性质稳定，颜色鲜亮而作为种名贵的汽车颜料。由于它具有大的共轭体系以及较长的吸收波长般在以上，在以往主要用作有机光伏材料及共轭聚合物的研究，基于的有机太阳能电池如图所示，场效应晶体管，等都取得了定的进展。但是，分子的荧光特性却未受关注，刚性的分子结构，使其及其衍生物具有较高的荧光量子效率。再加上优良的光热稳定性，分子拥有制作成优良荧光探针的潜能。图基于分子制作成的光伏电池但基于的小分子荧光探针相比于经典的罗丹明探针等却很少有报道。有关的荧光探针大多是近两年才报道出来的。其原因归结于分子的共轭平面结构。未被取代的分子，因为分子间很容易产生堆积。所以，几乎不溶于任何溶剂，而另方面，原子被取代了的衍生物虽然溶解性有所改善，却很难引入识别位点。年，等人首次报导了可用作检测的荧光探针，他们用烷基取代了侧的内酰胺，而另侧未进行取代。这样，在保证溶解度的同时，又可利用内酰胺的与离子特异性结合的原理进行识别。年，等人通过在合成的前期将醛基引入，合成了识别位点在分子苯环对位的荧光探针。年基于此中间体，等人还设计出了基于激基缔合物原理的探针。而另方面，等人又在通过在酰胺键上引入可用于识别且增加溶解度的基团合成了用于离子，但这种探针只是少例。近期发表的几篇探针文章都无例外的在酰胺的双取代改变溶解性的基础上在苯环对位引入识别位点，形成了双通道荧光探针。图第种基于分子制作成的荧光探针目前，基于的探针大多都是油溶性的，过大的亲酯性限制了其在离子检测及细胞成像方面的应用。年首次合成分离了基于双取代的磺酸盐，并用于共轭聚电解质的研究。的磺酸盐在水中具有良好的溶解度及较高的量子效率。但因为是离子盐，其分子拥有很大的极性，因此，用常规方法难以分离。目前，除了合成的磺酸盐，未见其它衍生物报道。将