花菁染料具备摩尔吸收系数大、荧光量子产率高、背景干扰小、可用于红区-近红外检测等优点,因而其在分析测定中拥有较高的选择性以及灵敏度。花菁作为性能优越的染料,它的系列衍生物在分子生物学以及分析化学等方面具有广泛的应用,而基于花菁染料的探针的研究和应用也成为研究的热点之一。本论文在前人研究工作的基础之上,以花菁染料作为母体,成功设计合成了三种分子探针并应用于巯基氨基酸以及神经毒剂模拟物、三光气的分析检测之中。本论文共分为四章。第一章,绪论。首先简要介绍有关光学分子传感器的基本概念以及设计原理;其次概述了花菁染料的结构特点、性能特征以及应用研究;接着重点介绍了巯基氨基酸、二乙基磷酰氯以及光气分子探针的研究现状及其发展前景;最后,总结这些相关研究并结合本实验室的现有条件和工作基础,提出了本论文的研究设想。第二章,基于巯基氨基酸的亲核取代反应机制,本章成功设计合成并研究了含试卤灵取代基的七次甲基花菁探针作为巯基氨基酸的光学分子传感器的光谱特性。首先,探针分子中的试卤灵基团被巯基氨基酸(GSH,Cys,Hcy)中的巯基取代而产生硫代花菁,并释放出试卤灵荧光团。继而,对于半胱氨酸/高半胱氨酸(Cys/Hcy)而言,所形成的硫代花菁进一步发生分子内重排形成氨基花菁。这导致探针分子表现出不同的光谱特性从而可以选择性地识别GSH和Cys/Hcy这两类含巯基氨基酸。该探针检测灵敏度高,并且可以用于裸眼检测,又因其检测的波长位于近红外区,将大大降低其他生物分子或基质背景的干扰。第三章,设计合成以酮花菁为母体,基于七次甲基花菁的酮式-烯醇式转换的二乙基磷酰氯(神经毒剂低毒模拟物)分子探针。由于二乙基磷酰氯的磷酰化反应特性,使得上述花菁的两种互变异构可以通过二乙基磷酰氯进行调控,从而达到检测二乙基磷酰氯的目的。探针分子的羰基与二乙基磷酰氯发生磷酰化反应形成磷酸酯后,使得最大吸收波长红移至近红外区,实现比色传感。第四章,设计合成以氨基花菁为母体,末端氨基为作用位点的光气分子探针。本章利用三光气的双重酰胺化反应特性,通过形成脲基,形成花菁二聚体,从而使得吸收光谱发生蓝移,实现对三光气的传感。三光气的加入使得体系的颜色由蓝色变成红色,表明该传感体系可用于三光气的裸眼检测。该探针反应速度快、检测灵敏度高、选择性好。