BODIPY修饰的吡咯基荧光受体设计及识别性能研究

具有分子器件性质的光化学传感器及其功能受体设计是当前分子识别领域中活跃的研究方向。本项目结合阴离子识别化学和氟硼荧（BODIPY）类荧光探针的研究动态，以BODIPY类荧光分子作为信号报告单元，利用其结构修饰与光物理性能可调控的特点，在BODIPY荧光分子骨架的不同位点以共价结合方式引入杯[4]吡咯、二吡咯甲烷等分子识别单元，设计合成以吡咯基团为基本构筑单元具有不同结构特征的系列新型荧光受体。应用紫外可见光谱、荧光光谱、核磁共振谱、质谱、X-射线晶体分析等多种谱学分析方法，系统评价各类荧光受体对阴离子和中性小分子的识别与传感性能，探讨受体分子结构与其光化学和光物理性能的关系，揭示相关体系的识别与光化学传感机制。通过本项目研究，丰富吡咯基合成受体设计，发展新型BODIPY类阴离子荧光探针，发现新功能；构建高灵敏、高选择性的光化学传感器，实现对目标分子的高效识别和光化学检测。

合成受体及其光化学传感器是当前超分子化学领域中活跃的研究方向，构筑新型阴离子识别和比色/荧光传感体系是分子识别化学研究的热点课题之一。本项目结合阴离子识别化学和氟硼荧（BODIPY）荧光探针的研究动态，以BODIPY荧光基团作为信号报告单元，利用其易于结构修饰和光化学物理性能可调控的特点，在BODIPY分子骨架的不同位点引入吡咯/吲哚基团等分子识别单元，设计合成了具有不同结构特征的系列新型杯[4]吡咯基、吡咯基和吲哚基BODIPY荧光探针分子；利用紫外可见光谱、荧光光谱、核磁共振谱、质谱等谱学分析方法，系统评价了各类荧光受体对阴离子、氨基酸等目标分析物的识别作用、比色/荧光传感性能及其构效关系；进一步设计合成了系列结构简单，含酚羟基、醛基、腙基等识别单元的新型BODIPY荧光探针分子和蒽酮、茚满二酮、丙二氰等发色团修饰的光增感吡咯/吲哚基受体分子，作为对照化合物进行了识别与传感性能评价；通过对比研究，系统考察并阐明了BODIPY荧光探针分子结构与光化学物理性能的关系，以及作为信号报告单元的发色团结构和电子效应等对吡咯/吲哚基等识别单元亲和力、选择性和灵敏度的调控作用；揭示了BODIPY荧光受体的分子识别与传感机制以及相关作用体系的荧光增强或淬灭机理。通过本项目研究，筛选并构建了系列高灵敏、高选择性的光化学传感器，实现了在有机溶剂和含水体系中对F−，AcO−，H2PO4−，HSO4−等阴离子和半胱氨酸、同型半胱氨酸等氨基酸分子高选择性的识别和比色/荧光检测，发展了系列“off-on”型和“on-off-on”型BODIPY荧光探针及传感体系。