基于罗丹明衍生物的红光区过渡金属离子荧光探针的合成及光谱响应研究

本申请针对目前罗丹明衍生物过渡金属离子荧光探针的发射波长仍低于600 nm， Stokes位移小等问题，拟设计合成发射波长高于600 nm的红光区"关-开"型罗丹明衍生物过渡金属离子荧光探针。并依据探针识别金属离子时，不同发射波长的发射强度的比例会逐渐改变的"关-开"过程，进一步设计合成具有两种不同发射波长的双罗丹明结构的比率荧光探针。再用紫外光谱法、荧光光谱法、质谱等光谱法研究所合成的探针对过渡金属离子如Cu(II)，Pt(II)，Au(III)等的光谱响应。期望得到发射波长高于600 nm，Stokes位移大（至少100 nm）的红光区"关-开"型罗丹明衍生物Cu(II), Pt(II), Au(III)过渡金属离子荧光探针，从而提高检测的分辨率和准确性。期望能优化已有过渡金属离子荧光探针的性能，进一步推进其在环境检测、临床医疗和疾病诊断等领域的应用。

金属离子检测在化学、环境科学、生物学、临床诊断和医学等领域具有非常重要的意义。荧光探针方法由于具有灵敏度高、操作简单、成本低、能实时监测等优点，成为一种检测金属离子的有力手段。荧光增强型荧光探针可以有效地避免生物体自身环境的干扰从而提供更加可信的荧光信号,因而备受人们关注。罗丹明类荧光染料由于具有较长的吸收和发射波长，高的量子产率，很大的摩尔消光系数以及对光稳定等良好的光谱性质而经常被用于荧光探针和荧光标记试剂。许多罗丹明衍生物具有开环和关环两种形式。这两种形式具有不同的荧光性质:其关环形式一般无色、无荧光。而其开环形式有色且具有很强的荧光。利用罗丹明螺环隐色体与分析物发生由关环到开环的反应，关环形式的罗丹明类化合物常被用于设计合成荧光增强型荧光探针。本项目主要针对基于罗丹明B或G衍生物的过渡金属离子荧光探针的发射波长低于600 nm 的问题，设计合成了一个具有刚性结构的新型罗丹明101衍生物，作为检测顺磁性金属离子Cr3+的增强型荧光探针，实现了荧光探针的发射波长高于600 nm。成功解决了罗丹明B或G衍生物荧光探针的发射波长低于600 nm 的问题，并提高了荧光探针的量子产率、提高了检测灵敏度。并实现了可以细胞内成像的Cr3+荧光探针。具有重要的生理意义。针对罗丹明衍生物金属离子单波长荧光探针Stokes位移小的问题，设计合成了两个基于荧光共振能量传递原理（FRET）的Fe3+、Hg2+比率荧光探针。Stokes位移分别达到了225 nm、220 nm，比预期的100 nm 高很多。提高了检测的分辨率和准确性。因此本项目的研究优化了荧光探针的性质，达到了研究的目标。本项目还同时开展了基于罗丹明B-NBD的去质子化-ICT机理的Hg2+比率比色和荧光探针研究，基于罗丹明B-萘啶的Cu2+增色探针研究，芳香炔铂的合成与非线性光学性质研究，偶氮化合物做水溶性探针检测金属离子，红光区检测阴离子，微波辅助-无溶剂合成方法的研究等研究工作。共发表10篇研究论文。其中8篇被SCI 收录。