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本论文包含三部分的工作。 第一部分为新型蝶烯骨架聚集诱导发光荧光染料DCT-1的设计、合成与性能研究。 我们设计合成了给-受体蝶烯香豆素荧光染料分子DCT-1，以1，4-二甲氧基苯为电子给体，苯并二吡喃酮香豆素荧光团为电子受体，给-受体通过蝶烯骨架相连。由于蝶烯骨架的同共轭效应，给-受体之间存在着分子内电荷转移，DCT-1表现出电荷分离的激发态，在有机溶剂中随着溶剂极性的增加，荧光最大激发波长发生明显的红移并伴随荧光强度的减弱。DCT-1的另一个特征是在水溶液和固体状态下具有聚集诱导发光现象，并表现出良好的光稳定性和pH稳定性。细胞成像实验表明它可以作为荧光成像试剂。为了研究蝶烯骨架对染料荧光性能的影响，我们合成了参比染料DC、DCT-2和DCT-3并对它们和DCT-1的荧光性能进行了比较研究。我们发现蝶烯骨架和富电子1，4-二甲氧基苯给体对生成分子内电荷转移激发态和聚集诱导发光都是必须的。特别是DCT-1表现出与平面香豆素染料DC的聚集荧光淬灭(ACQ)截然不同的聚集诱导发光性能，是一种新型的聚集诱导发光荧光分子。推测可能有两方面原因，一方面，在溶液状态，DCT-1具有电荷分离的激发态，在极性溶剂中，溶剂化作用引起非辐射能量耗散导致荧光淬灭;另一方面，聚集状态下，溶剂化淬灭作用的消失和蝶烯特有的Y-型刚性结构和甲氧基带来的位阻共同有效地阻止了香豆素荧光团的π-π堆积荧光淬灭，导致了DCT-1在水溶液和固体状态产生聚集诱导发光现象。 第二部分为基于蝶烯骨架的硫醇荧光探针设计、合成和初步的性能研究。 我们以三蝶烯为连接基团，以苯醌为识别基团设计并合成了两个可能的硫醇荧光探针分子DFT和DCT-3。初步的性能研究表明DFT对半胱氨酸，高半胱氨酸和谷胱甘肽均有荧光增强响应，并对高半胱氨酸表现出一定的选择性，而DCT-3对半胱氨酸，高半胱氨酸和谷胱甘肽均无荧光响应，但对乙二硫醇表现出很强的荧光增强响应。 第三部分为用高斯软件解释荧光染料和探针的内在机制并用于荧光染料的辅助设计。我们选择了本实验室开发的两个基于萘酰亚胺染料的荧光探针分子，对其中涉及到分子内电荷转移(ICT)、光诱导电子转移(PET)机制通过高斯软件的密度泛函和时间相关密度泛函理论计算进行解释，与实验结果基本吻合。另外，我们通过理论计算预测了两个含蝶烯骨架的染料4-7和4-8可能具有热激活延迟荧光发射性能。