系列杂原子杯芳烃-稠杂环荧光探针的合成及性质研究

以新型杂原子桥联杯芳烃为构筑单元，多种稠杂环为荧光修饰基团，构建具有多作用位点，空穴可控，特定构象，对离子、分子具有选择性响应，高识别能力和良好光化学性能的系列杂原子杯芳烃-稠杂环荧光探针。以探针分子中的识别基团和响应基团的协同作用和屏蔽效应提高响应专属性；利用配合物形成的能量转移、电荷转移、离子诱导及竞争结合等荧光增强机理实现灵敏度增强。研究探针的识别性能、作用机理、影响因素及控制条件，建立光开关模式。为高选择性和高灵敏度检测生命过程相关离子、环境关注重金属离子的传感器研制、为细胞成像以及生物分子研究中的荧光标记试剂的开发进行基础研究。设计合成多种结构的探针分子，筛选出识别性能优越的新型荧光探针，发展新型杯芳烃，拓宽传统荧光染料的应用。

以硫杂杯芳烃为平台分子，用稠杂环结构的荧光基团进行修饰，获得5个系列20种杯芳烃类荧光探针；以菲啰啉、三嗪为平台分子，用经典荧光基团修饰，获得2个系列14种小分子荧光探针。探针具有多目标离子选择性、多模式、多通道、高识别响应能力。探针的识别作用涵盖了配合诱导、分子内电荷转移、光诱导电荷转移、罗丹明开环-闭环、碳氮双键异构化及聚集态荧光增强等多种作用机制。建立了多种光开关效应模式，实现了活性细胞内特定离子的多通道成像，构建了多种类型的分子逻辑门。研制获得环境和生命过程相关离子的高选择和高灵敏传感器和荧光标记试剂。研究成果发表论文22篇，其中SCI收录期刊18篇。申请发明专利18项，已获授权7项。以项目为依托完成17名硕士研究生的培养。