摘 要

荧光探针因为其具有的高选择性、快速响应以及高灵敏度特点，在环境化学、生物化学、临床诊断和食品分析中等检测方向的应用越来越多。而香豆素类衍生物具有相比其他荧光团更优良的荧光特性，因此已经广泛的应用于设计和合成有机荧光小分子材料中。同时因为具有产率高，所用原料易得，操作简单、产率高等优点，点击化学这一概念自被提出后就广受关注。

本文将以香豆素环为荧光基团，以4-甲基-7-羟基香豆素为原料，通过设计合成了三种以点击化学为反应原理的香豆素类小分子荧光分子，同时对反应过程中对中间体以及最终产物进行了纯化，并利用核磁共振氢谱进行检测，以确保合成步骤的正确性以及产物的高纯度。

关键词：点击化学；香豆素；荧光探针

Abstract

Fluorescent probe, due to f its high sensitivity, fast response and high selectivity characteristics, have been widely used in environmental chemistry, biochemistry, clinical diagnosis and food analysis. Coumarin derivatives have better fluorescence properties than other fluorescent groups, so they have been widely used in the design and synthesis of organic fluorescent small molecular materials. At the same time, due to the advantages of high yield, easy access to raw materials, simple operation and high yield, click chemistry has been widely concerned since it was proposed.

In this thesis, coumarin rings are used as fluorescent groups, 4-methyl-7-hydroxycoumarin was used as raw material，and three kinds of coumarin based small molecule fluorescent molecules are designed and synthesized, which lead to click chemistry applications. At the same time purifying intermediates in the process of reaction and final products, and by using nuclear magnetic resonance hydrogen spectrum testing, to ensure the correctness of the synthetic steps and high purity of products。

Key Words: click chemistry；coumarin；fluorescent probe

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 荧光简介 1

1.2.1 荧光与化合物结构的关系 2

1.2.2 荧光分子探针简介 4

1.2.3 荧光分子探针响应机理 4

1.3 香豆素 5

1.3.1 合成方法 6

1.4 点击化学 7

1.4.1 亲核开环反应 8

1.4.2 1，3-偶极环加成反应 9

1.4.3 点击化学的应用 10

1.5 本章小结 11

第二章 实验部分 12

2.1 化合物A 12

2.2 化合物B 13

2.3 化合物C 14

2.4 化合物D 15

2.5实验药品及仪器 17

2.5.1试剂 17

2.5.2仪器 19

第三章 表征数据分析 20

3.1 化合物A系列 20

3.1.1 化合物A1 ¹H-NMR 20

3.1.2 化合物A2 ¹H-NMR 20

3.1.3 化合物A ¹H-NMR 21

3.2 化合物B系列 24

3.2.1 化合物B1 ¹H-NMR 24

3.2.2 化合物B2 ¹H-NMR 24

3.2.3 化合物B3 ¹H-NMR 25

3.2.4 化合物B4 ¹H-NMR 26

3.2.5 化合物B ¹H-NMR 26

3.3 化合物C ¹H-NMR 29

3.4 化合物D 31

3.4.1 化合物D1 ¹H-NMR 31

3.4.2 化合物D2 ¹H-NMR 31

3.4.3 化合物D3 ¹H-NMR 32

第四章 结果与讨论 33

参考文献 34

致谢 37

第一章 绪论

1.1 研究背景

生物体由各类有机高分子组成，其中蛋白质是扮演着相对重要作用的一类物质^[1]，在人体内部发生病变时，蛋白质的结构都会相应得发生异变，如果这时我们能过检测到异常的蛋白质，可以更早的诊断病人的病情，便可以让病人得到及时的治疗，治愈效果也会更好。传统检测蛋白质的方法有电泳分析法、凯氏定氮法、质谱分析法等，但这些检测方法更多的是用于检测蛋白质含量，对于蛋白质分子的相互作用显然是无法提高令人满意的检测结果。因此为了方便满足对蛋白质的检测需求，荧光探针开始逐渐进入科研工作者的视野，并且不断得到发展。发展至今，常用作荧光探针母体的有香豆素类、萘类、芘类和荧光素类等。本实验将以具有优良荧光性能的香豆素为母体设计合成含有炔基或叠氮基的香豆素类荧光分子，以及它们在基于点击化学反应的荧光标记中有广泛的应用前景。

1.2 荧光简介

当一定波长的入射光照射具有特定结构的化合物时，光子的能量会传递至分子中的电子使其从基态跃迁至激发态（S₀→S₁或S₂），由于处于激发态，电子的能量较高导致其状态并不稳定，因此电子跃迁至激发态后并不会留在激发态，而是会有强烈回到基态的趋势，一般而言处于激发态的电子会先通过非辐射的形式损失部分能量，先回到处于第一激发态S₁的最低振动能级，如果电子接下来从激发态回到基态的过程中能量是以光辐射的形式释放的，那么就会产生荧光F^[2]。不过因为释放的能量小于之前电子跃迁吸收的能量，因此激发出的荧光波长会大于入射光波长。如果电子在受到激发越前至激发态的过程中发生自旋反转，那么该电子可能通过系间窜跃转移到三重态，然后再回到基态，这时则发出磷光P。

图1.1 荧光产生示意图

1.2.1 荧光与化合物结构的关系

1.共轭π键体系