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当具有荧光发射特性的物质受到周围环境(如外来化学、生物物种、温度或酸度等)的影响,发生其荧光发射性能(如光谱和强度等)改变,从而实现对周围环境特性或某种特定物质的识别、响应和检测,常被称为荧光传感。罗丹明类分子探针是基于荧光团结构的变化产生荧光发射,在螺环状态下表现为无色无荧光,在与客体分子作用形成开环结构后,探针发生明显的颜色变化和荧光释放。将罗丹明生色团(氧杂蒽三环分子共轭体系)与识别基团(N、O、S原子)相结合设计出的罗丹明衍生物,是一种能够特异性识别汞离子(Hg2+)的分子探针。本论文在文献调研的基础上,设计并合成了 2种荧光增强型罗丹明B类分子探针N’-3’,6’-双(二乙氨基)-3-螺[异吲哚-1,9’-占吨]-2-甲酰胺(RA1)和3’,6’-双(二乙氨基)-2-((4-羟基苯亚甲基)氨基)螺[异吲哚-1,9’-占吨]-3-酮(RA2),以期对Hg2+实现可视化检测。借助核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振碳谱(13C-NMR)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、电子轰击离子源-质谱联用(EI-MS)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)表征探针的结构。通过紫外-可见吸收光谱法和荧光发射法对分子探针RA1和RA2的光物理性能进行了探索研究。结果表明,2种探针RA1和RA2都对Hg2+有特异性响应,向探针溶液添加Hg2+后,探针在556 nm处出现最大的紫外吸收峰,最大荧光发射波长位于580 nm,发生裸眼可见的颜色变化(由无色到粉红色),在紫外灯照射下可发出明亮的橙黄光。在与其他金属离子共存的CH3CN/H20(1:1,v/v)体系中,接有富电子羟基苯的分子探针RA2更有利于与Hg2+配位并形成1:1的配合物,50 min后荧光强度达到最大值,结合常数为1.74×104(mol/L)-1(R2=0.9904),检测范围 0.14-140 μmol/L,检测限达到0.14 μmol/L,荧光量子产率由0.003升至0.1458,能实现高选择和高灵敏地Hg2+检测。此外,用浸渍法将2种探针制成便携式试纸条(2 cm × 5 cm)和水凝胶块(半径2cm),均可对环境水溶液中的Hg2+产生明显的颜色变化,实现快速检测Hg2+。1,8-萘酰亚胺类化合物是重要的荧光染料之一,该染料量子产率高,可用作与DNA相关的生物标记。1,8-萘酐本身没有荧光,形成1,8-萘酰亚胺结构后可以在短波段范围内发出荧光,但摩尔吸光系数较低,染料颜色较浅。在1,8-萘酰亚胺的苯环上引入给电子基团,形成强烈的分子内推拉电子体系,大大增加了染料的荧光量子产率,同时荧光发射也发生较大的红移。该特性使其成为荧光分子探针的另一种候选者。细胞色素P450(CYP 450)是参与人体生命活动最重要的药物代谢酶之一,其中一类亚型酶CYP1A参与许多内源和外源性物质的生物转化,尤其在致癌物的代谢活化过程中起关键作用。目前,尽管具有高序列同源性的亚型酶之间存在交叉反应,基于分子探针的测定法仍是最广泛应用于评估CYP活性的方法,分子探针的设计大多是基于底物对CYP1A的偏好及其脱烷氧基性能。为了获得对CYP1A具有高选择性的分子探针,本文设计合成了 4种1,8-萘二甲酰亚胺衍生物,并选用6种CYP亚型酶对设计制备的分子探针进行选择筛选,探索制备的探针与CYP1A之间的作用机制:4-甲氧基-1,8-萘二甲酰亚胺(MN)可以轻松进入CYP1A2和CYP1A1的活性腔中,MN末端的羧基可以与CYP1A链上的部分氨基酸形成氢键。结果表明,N-(3-羧基丙基)-4-甲氧基-1,8-萘二甲酰亚胺(NCMN)和N-((2-羧基乙氧基)乙基)-4-甲氧基-1,8-萘二甲酰亚胺(NEMN)2种探针与CYP1A作用后,均发生裸眼可见的颜色变化,测试体系在紫外光的照射下由蓝色变为绿色,这是由于CYP1A催化探针脱甲氧基后,最大荧光发射峰由458 nm红移至552nm。利用比率荧光法(I552nm/I458nm),其中探针NCMN对CYP1A催化脱甲氧基有较好的选择性,探针NEMN对CYP1A有更好的灵敏度(检测范围1.632-150 nM,检测限1.632 nM),响应稳定时间只需10 min。探针NCMN和NEMN对CYP1A检测分别具有良好的选择性和灵敏度。