光亲和标记分子探针已经成为一种非常重要的工具,用于研究蛋白-蛋白、蛋白-肽、DNA-DNA之间的相互反应、寻找结合位点或成像。传统的光亲和标记分子探针是由活性分子、光亲和交联基团、以及放射性同位素、稳定同位素、或荧光分子的标签分子组成,用于追踪生物反应过程、寻找配体的受体蛋白及其结合位点。虽然这类探针已经得到广泛应用,但其受限于:1)探针合成路线长,通用性差;2)标签分子的放射性、稳定同位素的低分辨性、以及荧光分子对活性分子活性干扰等问题,限制了探针使用的广泛性和效率。因此设计合成一些光亲和交联效率高、专一性好、对活性分子活性影响小的多功能连接链,用于快速构建通用性强的光亲和标记分子探针具有重要意义。理想的多功能连接链分子应当含有三个功能模块,即光亲和标记基团和两个反应性基团,这两个反应性基团分别用于与活性分子和标签分子连接。光亲和标记基团应当在温和条件下发生光解反应,并能高效结合于蛋白;与活性分子连接的官能团应该能够与活性分子中的官能团发生温和条件下的链接反应;与标签分子连接的官能团应该满足生理条件下与标签分子发生高效快捷的生物正交反应。基于相关文献报道,本学位论文设计合成了一系列多功能连接链小分子,经1H NMR、13C NMR、19F NMR、LC-MS、MS、IR和元素分析进行分子结构确认,并研究了连接链分子的光解反应和生物正交反应。主要工作包含以下内容:1.概述了光亲和标记分子探针的发展,及其在活性分子靶标蛋白的定位、成像、分离鉴定中的应用。在此基础上,提出了多功能连接链分子的设计和合成研究课题,以期为今后快速构建多功能分子探针研究奠定基础。2.依据文献报道和原料来源情况,以3,5-二甲基溴苯为原料合成2种芳香类双吖丙啶化合物2-7和2-16。另外,脂肪类双吖丙啶化合物具有尺寸小、环张力大的优势,以二乙醇胺和乙酰丙酸为原料合成2种脂肪类双吖丙啶化合物3-6和3-8。其中,化合物2-16、3-6和3-8为未见文献报道的化合物。3.利用紫外可见吸收光谱、1H NMR和19F NMR,追踪合成的芳香类和脂肪类双吖丙啶化合物的光解过程。得到化合物各自的最大吸收波长λmax、摩尔吸光系数ε和光解动力学常数k。光解过程符合文献报道双吖丙啶类化合物的光解机理:365nm紫外光照射下,产生活性中间体卡宾和副产物重氮化合物,当双吖丙啶环与三氟甲基直接相连时,有效减少副产物的生成。对比两类双吖丙啶化合物光解,芳香类双吖丙啶化合物光解速度较快。4.鉴于Diels-Alder环加成反应具有反应快、反应条件温和、不需催化剂等优点,设计合成功能化环丙烯和四嗪化合物,作为连接标签分子的官能团。利用紫外可见吸收光谱和荧光光谱对其离体的生物正交反应进行研究,得到环丙烯化合和四嗪化合物发生Diels-Alder环加成反应的最佳反应比为1:10、二级反应动力学常数k=3.07±0.002 M-1s-1。四嗉与荧光素结合,导致荧光淬灭,荧光强度降低至原来的0.01倍,四嗪-荧光素与环丙烯反应,使荧光强度恢复至淬灭前的40%。这种结合表现出快速和荧光开关效应的特点,在应用中可以有效降低生物成像的背景干扰。5.为了在温和条件下连接活性分子和降低连接链分子的非特异性吸附,合成α-氨基或羟基-ω-叠氮基或炔基的4种聚醚链连接链部件小分子,作为连接活性分子的官能团。