含芘荧光传感器的合成(3)

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FRET 型荧光探针[17]的组成与其它类型探针有所不同，除了含有识别基团（R）（Receptor）和连接体（Linker）外，还含有两个吸收光并产生荧光发射信号的荧光基团（Fluorophore），分别是能量给体（Energy donor）和能量受体（Energy acceptor）。荧光共振能量转移指的是在一定波长的光激发下，探针中的能量给体（Energy donor）产生荧光发射，并通过偶极-偶极相互作用把能量无辐射的传递给其附近的处于基态的能量受体（Energy acceptor）荧光基团的过程。

1.2.3分子内电荷转移

分子内电荷转移指直接连接供电子基的荧光团和一个吸电子的基团共轭连接时，在光的激发下，分子内的电子就会从电子供体转移到电子受体。分子内电荷转移荧光分子探针一般是在荧光团上连接有很强的吸电子基团和供电子基团的推拉电子体系。当荧光团上的受体在供电基团的一端时，就会和客体结合，并会减少这个供电基团的给电子能力，导致共轭体系的共轭程度有所降低，荧光吸收光谱发生蓝移，摩尔消光系数也会减小。相反地，若荧光团上的受体和吸电子基团在同一边时，与客体结合之后，就会使得体系的推拉电子能力增强，加大了电子的流动性，荧光吸收光谱就会发生红移，摩尔消光系数也会增大。

1.3 荧光探针的分类

置换型荧光探针[18]是利用识别基团（R）分别与荧光基团（F）和待测物结合能力的差异来实现对待测物离子的测定。如图1.1所示，识别基团（R）和荧光基团（F）可以形成络合物[19-20]，当在体系中加入待测物时，由于识别基团（R）与荧光基团（F）的结合能力比识别基团（R）与待测物的结合能力弱，从而荧光基团（F）被待测物置换出来，引起整个体系荧光强度等光学参数的变化，从而实现对待测物荧光强度的测定。

常见置换型荧光探针作用示意图

图1.1 常见置换型荧光探针作用示意图

利用化学共价键将识别基团（R）和荧光基团连接起来，探针与待测物之间通过配位键、氢键等作用力结合的一类荧光探针叫作结合型荧光探针[21]，是一类比较常见的荧光探针（图1.2 ）。当识别基团（R）与待测物结合时会引起荧光基团（F）的化学环境发生颜色的改变、光谱的移动、荧光强度的增减等变化，这些变化能够被仪器或者裸眼识别，观察起来十分方便。

常见结合型荧光探针作用示意图

利用化学探针与识别客体之间特异不可逆的化学反应前后产生不同强度的荧光信号，进而对分析对象进行检测的一类探针，称之为不可逆反应型荧光探针[22]。不可逆反应型荧光探针主要有两种：一种是目标离子和探针分子发生化学反应后仍以共价键相连接；另一种是目标离子催化发生了另一个化学反应生成另外两种化合物（图1.3 ）。

常见不可逆荧光探针作用示意图

1.4传统荧光探针的结构

传统的荧光探针[23]由信号报告基团（F）（发色团, F）、识别基团（R）和连接基团（S）三个主要部件组成[24-25]（如图1.4所示）。信号报告基团（F）起到了信息传输的作用，它把分子水平上的化学信息转换成了可用仪器检测或直接观察到的荧光现象。识别结合基团（R）能与被测物选择性地结合，与此同时可以改变BODIPY荧光探针所处的化学环境。这种结合方式通过配位键、氢键等作用[26]得以实现。信号报告基团（F）能把识别基团（R）与被测物结合所引起的化学环境的变化转变成了易于观察到的输出信号的变化。连接基团（S）则将信号报告基团（F）和识别结合基团（R）连接起来。根据对不同目标分子的不同设计要求，连接基团（S）可以有多种不同的选择。连接基团（S）是否合适将直接影响到信号的输出，包括荧光的增强或减弱、荧光寿命的变化、光谱的移动等，这些都可以作为能直接观察到的信号表达。