多重调控二芳烯发光材料的合成及其在生化分析中的应用

本课题利用二芳烯的优良光开关性能和F?rster共振能量转移机制，设计合成具有分子识别功能的二芳烯发光分子，旨在开发具有多重调控功能的二芳烯发光材料，并发展成为具有分子识别能力的荧光探针。通过在二芳烯结构单元上进行修饰，采用化学合成方法连接上一个荧光发色团，组成一个具有FRET机制的荧光开关；进一步的分子修饰可选择在分子适合的位置键入一个对特定离子或分子具有选择性和专一性识别能力的结构单元，构建具有光和离子/分子多重调控的二芳烯荧光材料；该多功能材料可通过光调控和离子/分子调控改变二芳烯发光材料的荧光信号，以克服生物荧光成像中细胞内一些内源物质的自发荧光的干扰，该类材料可应用于研究细胞的荧光显微成像，并实现细胞中特定离子或氨基酸的检测。本工作拟将进一步拓展二芳烯的应用范围，并建立一种新型的荧光探针，既为细胞和荧光成像研究提供新的工具，也为二芳烯材料的多功能化研究提供新的思路。

本项目利用二芳烯优良的开关性能和Förster共振能量转移机制，设计合成具有分子识别功能的二芳烯发光分子，开发了具有多重调控功能的二芳烯发光材料，并发展成为具有分子识别能力的荧光探针。在项目实施过程中，选择具有优异光致变色特性的全氟类二芳烯化合物为研究对象，并根据课题需要有针对性地进行分子设计，通过多种化学合成方法链接上一个荧光发色团，组成一个具有FRET机制的荧光开关；选择一些对特定离子或分子具有选择性和专一性识别能力的结构单元对二芳烯分子进行修饰，构建具有光和离子/分子多重调控的二芳烯荧光材料；该功能材料可以克服生物荧光成像中细胞内一些内源物质的自发荧光的干扰，其可以用于研究细胞的荧光显微成像。在本项目的支持下共合成了110余种具有不同芳杂环体系和性质各异的全氟二芳烯化合物，系统的研究了这些二芳烯化合物的光化学性质、酸碱性质和电化学性质，并对部分性能优异的全氟环戊烯进行了功能化修饰。功能化修饰后的全氟环戊烯化合物可以构建成荧光共振能量转移体系，具有多重调控功能以及对金属离子的选择性识别等性质，以及用于研究细胞的荧光显微成像性质等。发表接受SCI论文24篇，EI论文44篇，申请国家发明专利10项，已授权7项。这些成果的取得，为今后将二芳基乙烯分子进一步进行功能化修饰及应用提供了实验基础和理论指导。