巯基响应型二氢咪唑并吡啶（喹啉）类新型荧光探针的设计、合成及应用

Small molecule thiols have received great attention due to their biological, chemical and environmental significance. Their accurate qualitative and quantitative analysis is thus of great importance. Fluorescent probes are effective for the determination of thiols, but their sensitivity and selectivity need further improvement. This project aims to design and synthesize a series of dihydroimidazole pyridine (quinoline) based fluorescent probes for specific recognition of thiols through intramolecular charge transfer pathways by using dihydroimidazo pyridine (quinoline) moiety for the connection of the fluorescent chromophore and the thiol response group. This rational design not only affords finely tunable spectroscopic properties, but also provides the chance to regulate the selectivity and sensitivity of the probe due to the formation of new type of potentially reversible sulfonamide bond. The proposed novel approach will provide new ways for profound study of thiol reaction-based fluorescent probes, and offer simple practical technologies and methods with high sensitivity and selectivity for the determination of the highly toxic thiophenols or biologically important thiols in environmental and biological samples.

小分子硫醇化合物因具有重要的生物学、化学和环境学意义而备受关注，对其进行准确定性和定量分析具有重要的意义。荧光探针分析法是硫醇类化合物常用、有效的化学分析手段，但其灵敏度和选择性都有待进一步提高。本项目旨在设计合成一系列对硫醇类化合物有特异识别性能的新型荧光探针。我们以巯基与荧光探针上的特定基团发生反应来释放荧光分子为荧光发光的基本原理；以二氢咪唑并吡啶（喹啉）为连接荧光发色团和巯基响应基团的桥梁来实现分子内电子转移（ICT原理）和巯基响应基团激活的双重效应；以磺酰胺盐（响应基团）的多样性来实现荧光探针特异选择性的调控，从而可解决以往巯基响应基团单一性所导致的探针选择性难以调节的内在缺陷。本设计方法新颖，将为巯基响应型荧光探针的开发提供新的研究思路，同时也有望为环境和生物样品中高毒性的硫酚或具有重要生物学意义的硫醇类化合物提供简便经济、高灵敏度和高选择性的快速检测新技术和新方法。

小分子硫醇化合物因具有重要的生物学、化学和环境学意义而备受关注，对其进行准确定性和定量分析具有重要的意义。本项目设计合成一系列对硫醇类化合物有特异识别性能的新型荧光探针，并对其分析性能进行分析，建立了若干测定苯硫酚、硫离子、同型半胱氨酸、多硫化氢、L-半胱氨酸等目标物的新技术和新方法，发表相关SCI论文20篇。（1）以二氢咪唑并吡啶（喹啉）为连接荧光发色团和巯基响应基团的桥梁来实现分子内电子转移（ICT原理）的方法，采用磺酰胺盐（响应基团）的多样性来实现荧光探针特异选择性的调控，建立了苯硫酚的高灵敏、高选择性测定方法；（2）设计合成了基于萘酰亚胺荧光团的糖基荧光探针，糖基的引入，使得该探针分子具有很好的水溶性以及生物相容性，实现纯水相以及环境水中微量硫离子的定量检测。对硫离子的检测下限为纳摩尔级别，选择性好；（3）采用重原子效应和ESIPT策略，设计合成了基于苯并噻唑结构的新型增强型荧光探针，用于同型半胱氨酸的检测。引入碘离子，巯基能够亲和进攻碘，使其离去恢复荧光。氨基和巯基的距离不同，可以区别检测Hcy和GSH/Cys。检测限达到1.6 x 10-7 M，并且成功用于细胞成像。（4）分别选用了DCM染料、尼罗红染料作为荧光报告团，4-硝基-2-氟苯甲酸作为H2Sn 的受体位点，探针能与H2Sn发生双位点反应，分子内的酯键以及氟原子均能与巯基发生反应，从而引起分子荧光性质的变化，而单巯基化合物只能取代分子内的氟原子，不会引起荧光性质的改变，该类探针化合物对H2Sn 具有很好的选择性以及灵敏性。（5）基于香豆素结构设计合成具有三位点可同时检测H2S和GSH的多功能荧光探针。该探针在乙腈/PBS缓冲溶液中快速选择性响应H2S，其检测限低至75 nM；而在DMSO/PBS缓冲液中该探针则能快速与GSH响应，并表现出极高的选择性和灵敏度，检测限低至280 nM。上述方法为巯基响应型荧光探针的开发提供新的研究思路，也为硫醇类化合物提供简便经济、高灵敏度和高选择性的快速检测新技术和新方法。