氰化物是一种剧毒试剂,极少量便可以致人死亡。然而,氰化物又是一种常见的工业原料,在冶金、电镀、合成纤维等领域有着重要的应用。每年世界各地氰化物的产量高达15万吨,工业生产所排放含有氰化物的废液将会污染环境,对人类及动物的生存造成严重的威胁。此外,在部分食物中也可能存在着氰化物,如果长期大量摄入含有氰化物的食物也会导致氰化物中毒。因此,迫切需要开发出检测环境中以及生物样品中氰化物的荧光探针。在生物体内,铁元素是最常见的元素之一。研究表明,生物细胞的新陈代谢过程中,铁元素参与了多种重要的生物化学过程,比如氧气运输,电子转移,酶的活性,DNA的合成等。一些重大疾病的早期症状通常会表现出铁离子浓度的异常,而细胞中铁元素的主要存在形式是亚铁离子,通过检测亚铁离子的含量,可以反映细胞内铁元素的含量,能够及早发现身体的异常情况。因此,开发出实时监测生物细胞内亚铁离子的荧光探针具有重要的意义。为此,在本论文中分别设计并开发出了检测氰化物及亚铁离子的荧光探针,具体研究内容如下:一、基于分子内电子转移(ICT)机理的氰化物比率型荧光探针的研究。探针以香豆素荧光染料为荧光团,缺电子共轭双键为氰化物的专一性识别基团。该探针与90μM的氰化物作用后,荧光发射波长从570 nm红移到608 nm,同时荧光强度比率值从0.52156增长为4.21472,检测下限为0.24μM,远远低于世界卫生组织所规定的饮用水中的氰化物浓度。探针对氰化物的检测具有优良的选择性,不受其他常见的阴离子的干扰。最后,探针成功应用于自然水样品以及活细胞中的氰化物的检测。二、基于香豆素荧光染料的亚铁离子荧光探针的研究。该探针以香豆素荧光染料为荧光团,C=N键为探针的荧光调节基团。与亚铁离子作用之前,该探针由于C=N的旋转和异构化作用,自身几乎没有荧光。然而,与亚铁离子作用后,探针分子发生亚铁离子协助的环化反应,从而抑制了C=N键的旋转和异构化作用,使探针产生荧光增强响应。光谱实验研究表明,探针与亚铁离子作用后在452 nm处产生强烈的荧光。并且,探针与亚铁离子的作用能够在两分钟之内完成。同时,探针对亚铁离子的识别具有高度选择性和灵敏度,其检测下限为45 nM。最后,探针成功的应用于检测生物细胞内自身存在的亚铁离子。