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阴离子普遍存在于生物系统中,并起着很重要的作用,对其含量的测定对于保障人体健康和生态环境具有十分重要的意义。荧光探针具有灵敏度高、选择性好、响应速度快等优点,在活体生物成像方面,几乎不对细胞造成损伤,能同时显示出较高的空间和时间分辨能力。为此,我们设计合成了可用于检测CN-、S032-和ClO-的三种反应型荧光探针,主要研究内容如下:(1)设计合成了一种可在生理pH条件下对CN-进行检测的新型席夫碱“turn-on”荧光和比色探针BHDB,基于亚胺键(-CH=N)与CN-的亲核加成反应,当BHDB浓度为10μmol/L时,加入100μmol/L CN-后的荧光发射强度(F)为不存在CN-的荧光强度(F0)的66倍,即F/F0=66,并且溶液由无色变成黄色。使用高分辨电喷雾质谱(HR-ESI-MS)、核磁共振氢谱(1H-NMR)和含时密度泛函理论计算(TDDFT),系统的研究了 CN-对探针光谱特性的影响。对于CN-的检出限为0.15 μmol/L,远低于世界卫生组织(WHO)设定的饮用水中最大许可限量1.9 μmol/L。此外,该探针还显示出了在活体细胞和斑马鱼中用于监测CN-的潜力。(2)设计合成了一种基于分子内电荷转移(ICT)机理,可对SO32-进行检测的咔唑-苯并吲哚(CEBI)荧光探针。加入S032-后,探针CEBI表现出明显的荧光发射波长和强度变化,最大发射波长蓝移135 nm,随SO32-浓度增加,探针在465 nm与600 nm处荧光强度之比(F465/F600)增加,并且溶液由红色变成微红色。使用HR-ESI-MS、1H-NMR和TDDFT,系统的研究了 SO32-对探针光谱特性的影响。我们发现在0～40μmol/L范围内,荧光强度在465 nm和600 nm下的比值与S032-浓度呈线性关系,检出限为0.025 μmol/L。此外,该探针还显示出了在活体细胞和斑马鱼中用于监测5032-的潜力。(3)设计合成了一种荧光素-咔唑(FCZ)新型荧光探针,用于高选择性、高灵敏度的检测ClO-。clO-与共存的阴离子、活性氧和有机硫醇相比表现出了良好的荧光“tum-on”性能。利用ESI-MS、薄层色谱(TLC)、1H-NMR和DFT/TDDFT综合分析表明,ClO-与探针的亚胺键发生反应,生成荧光素,导致530nm处发射强度显著提高,对于水中的ClO-检出限可达0.056μmol/L。此外,该探针还被成功的应用于实际水样中ClO-的检测,以及RAW264.7细胞和斑马鱼中内源性ClO-的成像。