论文总字数：25634字

摘 要

由于荧光探针具有灵敏高效、快速便捷检测等优点，因而成为检测Hg² 的重要手段之一。此外，使用荧光探针的方法一般不会破坏样品性质，属于一种非侵入性检测，并且可通过分析荧光强度和检测物浓度之间的关系对被检测物进行定量分析，这使得荧光分子探针在环境、生物和医学等领域都显示出优越的应用前景。汞离子作为一种极具生理活性的化学物质，并且重要的剧毒元素之一。因此对汞离子的选择性识别，特别是对汞离子的原位、实时、在线监测对于环境、生物和医学等领域都具有重要意义。

芘分子具有较好的刚性及共平面性，属于荧光量子效率高的荧光体，是一个相当好的蓝光发色团。芘在具有精细结构单体激发态荧光（360-380 nm）的同时，在一定的外部条件下可以形成激基缔合物，发生单体/激基缔合物的转换，从而发出二聚体荧光，这在荧光光谱上一般表现为在长波长处（450-500 nm）出现新的、无精细结构的、宽发射峰。

本文通过芘官能团的单体和激基缔合物结构转换为设计原理，拟通过Sonogoshira偶联反应和席夫碱缩合等反应将二茂铁和芘基团引入母体，得到所设计激基缔/复合物的荧光探针。

探针的合成过程中，根据不同的反应要求，选取多种经典的有机反应，采用柱层析法对于反应产物进行提纯，并通过¹H-NMR和TOF-MS对于每步产物的结构进行了表征。

关键词：荧光分子探针 激基缔/复合物 芘基团 Hg²

Design and Synthesis of Hg² fluorescent probe Based on excimer/exciplex

ABSTRACT

Now attention has focused on the development of fluorescent probes because of their good selectivity, high sensitivity and “off-on” switch ability, thus fluorescence probe for chemical analysis is of great concern to researchers.Besides, fluorescent sensors are non-destructive and non-invasive, the quantative analysis for the detected object can be obtained from the relationship between fluorescence intensity and object concentrations, which makes fluorescent sensors more attractive application prospects in biological, environmental and medical fields.As one of the most toxic heavy metals, mercury ion causes severe environmental and healthy problems. So selective recognition sites for mercury ion especially in situ, real-time, on-line monitoring of mercury ion in medicine, biology and environmental science is of great significance.

Because pyrene molecule shows strong π-electron delocalization energy, prone to fluorescence, good thermal stability, high fluorescence quantum efficiency and ease of forming excimer/exciplex, etc,Pyrene with fine structure monomer excited fluorescence (360-380 nm), in certain external conditions ,excitation can be formed excimer, causing the conversion of the monomer/excimer, thus a dimer fluorescence, the fluorescence spectrum is generally observed in the long wave(450-500 nm) of the emergence of a new, fine structure, wide emission peak.

The design principle of the essay by pyrene molecule transformed to excimer/exciplex.And proposed by Sonogoshira coupling reaction and Schiff base condensation reaction ferrocenylethyne and pyrene group into the parent. Finally designed the fluorescent molecular probes of excimer/exciplex.

In the synthesis of the probe, many classic organic reactions were chosen, the purification of the products was carried out using column chromatography and the structures of each-step products were characterized via ¹H-NMR and TOF-MS.

Key Words: fluorescent molecular probes; excimer/exciplex; pyrene group; Hg²

目 录

摘 要 II

ABSTRACT III

目 录 V

第一章 综 述 1

1.1 引 言 1

1.2 荧光探针分析法 2

1.2.1 识别基团 3

1.2.2 发光基团 3

1.2.3 桥连基团 4

1.3 荧光探针的设计原理 4

1.3.1 信号基团-（间隔基）-接受基团 4

1.3.2 取代置换法 5

1.3.3 化学计量器法 6

1.4 荧光分子探针的识别机理 6

1.4.1 光诱导电子转移( Photoinduced Electron Transfer, PET) 7

1.4.3 荧光共振能量转移（luorescence Resonance Engergy Transfer,FRET） 8

1.4.4 激基缔合物(Monomer/Excimer) 9

1.5 基于分子内激基缔合物的荧光探针的研究背景 11

1.6 二茂铁基团与芘基团的简介及其在荧光分析中的应用 11

1.7 本论文的主要工作及目的 12

2.1 主要仪器和试剂 13

2.1.1 主要实验仪器 13

2.1.2 主要实验试剂 14

2.2 合成线路设计 14

2.3 中间体的合成 15

2.3.1 5-溴-1,3-苯二酚的合成 15

2.3.2 二茂铁乙炔连5-溴-1,3-苯二酚 16

2.3.3 1-芘甲醇的合成 17

2.3.4 1-芘甲醇溴丁酸酯的合成 18

2.3.5 探针分子1的合成 18

2.3.6 探针分子2的合成 19

第三章 结论与展望 20

3.1 结论 20

3.2 展望 20

参 考 文 献 22

致 谢 33

第一章 综 述

1.1 引 言

汞是一种易挥发的金属元素，可以在大气层以及土壤、海洋等中聚集^[1]。并且Hg² 是一种毒性极强的化学物质，它对人类的危害主要集中在内脏器官、中枢神经系统和消化系统、对呼吸系统、血液、皮肤及眼睛也有一定的影响。Hg² 可与人体内蛋白质(如酶)中的某些基团(如巯基)结合，使细胞内许多代谢(如蛋白质和核酸的合成、能量的生成等)受到影响，从而影响细胞的生长和功能^[2]。更具危害性的是Hg² 具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，这使其成为目前全球最引人关注的环境污染物之一^[3]。

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