相对于单光子吸收,双光子吸收是长波吸收短波发射的过程,激发光的波长位于600 nm～900 nm之间时,可有效减少介质对激发光吸收引起的耗散和破坏。此外,双光子吸收在光信息处理、光计算机、激光医学等领域有巨大的应用前景。三苯胺具有独特的螺旋桨型非平面分子结构,氮原子上含有3个相同物理环境的苯环,便于分枝的形成及灵活改变芳环上的分枝数目,因而是良好的信号基团,可广泛用于有机发光新材料和双光子材料。本论文以三苯胺为母体,通过甲酰化、取代以及加成还原等官能团化修饰,从前期工作中的简单离子识别过程转换到氨基酸识别的继发性双光子识别过程,并将长波区域具有强的发光能力、合适的双光子吸收截面(δ)的的继发性双光子荧光探针进行了细胞显影研究。1、以三苯胺为给电子基,苯乙烯基为π桥延长共轭体系,通过加成还原引入-C=N-或-NH-以及吡啶环或邻羟基苯环,制备合成了化合物W3-W8。出于水溶性的考虑,通过取代反应引入醚键以及加成反应引入-C=N-,制备化合物W1-W2。经核磁共振谱,红外光谱,质谱等手段,探究细微的结构变化对金属离子的识别及识别机理的影响,与此同时,我们采用紫外和荧光可见光谱以及理论计算对它们的性质进行了研究。其中化合物W5-W8只是辅助理解结构功能关系。在混合水溶液中,探针W1-W4均可以对GSH(谷胱甘肽)有着增强的荧光响应,却是不同的识别机理。其中,W1-W2在谷胱甘肽的诱导下水解形成氨基衍生物而发出不同的荧光,从而完成识别行为。W3-W4借助金属离子先形成配合物,然后GSH原位取代金属离子释放化合物,实现了继发性识别。综合考虑毒性和生物相容性,W1-W4在活细胞中可以内源性和外源性地检测GSH。2、以三苯胺为给电子基,苯乙烯基为π桥延长共轭体系,然后分别引入1-溴-2-甲基吡啶、4-二乙-2-氨基水杨醛合成一种新型多功能三苯胺邻羟基席夫碱探针Y。运用核磁共振谱、红外光谱、质谱表征了其结构,同时采用核磁滴定和质谱研究探针的识别机制。研究结果表明,在二甲基亚砜(DMSO)溶液中,探针Y可以选择性地识别Zn2+,同时在甲醇与水的混合溶液中,我们还意外地发现探针Y可以继发性地检测Zn2+/P2O74-。有趣的是,探针Y也显示出双光子荧光“开-关”响应,具有较大的有效双光子吸收截面240 GM,并且在细胞内具有低毒性和适度的光稳定性,使Y成为双光子荧光显微镜的良好候选者,监测外源性Zn2+的波动。3、以三苯胺为给电子基,苯乙烯基为π桥延长共轭体系,一边通过取代反应引入醚键,一边通过还原反应引入C-N等多个识别位点,共同合成了三苯胺基吡啶荧光探针L。运用核磁共振谱、红外光谱、质谱表征其结构,同时采用紫外和荧光光谱以及理论计算分析探针的光化学性质及识别机制。研究结果表明,探针L在四氢呋喃与水的混合溶液中可视化检测铜离子并能继发性地识别高半胱氨酸(Hcy),形成“开-关-开”型的识别模式。同时,探针L具有良好的生物相容性以及合适的双光子吸收截面,能应用于双光子荧光共聚焦显微成像且在活细胞中监控Cu2+和Hcy。