一、课题背景
吩嗪类化合物，在诸多领域表现出了很高的研究价值。最初，人们将其作为染色剂，而人类首次用化学法得到的可用于染色的物质，苯胺紫，便是取代吩嗪与其他化合物构成的混合物。随着科研领域的深入研究，我们发现吩嗪及其类似物在染料、农药、医药等领域，均有极大的潜在价值。而吩嗪类药物，更是具有极高的药用价值。
在之后的研究中发现吩嗪类化合物拥有良好的生物学活性，可作杀菌剂，例如吩嗪西林。在医药领域，5,10-N,N-二羟基吩嗪及其化合物具有较好的抗菌活性。第一代抗精神病药物的药理作用是阻断多巴胺D2受体，治疗中会产生锥体外系副作用并导致催乳素水平升高。吩噻嗪类药物是其中最常见的药物类型，硫利达嗪、奋乃静、三氟拉嗪、氟奋乃静都是吩噻嗪类药物。本课题研究的原料药物CPUL1，属于吩嗪类有机小分子化合物，具有抗肿瘤活性。
一般而言，小分子药物可进入细胞并作用于胞内靶点，而大分子药物作用于细胞表面的靶点，具有较强的特异性。而原料药CPUL1作为有机小分子，并不具有靶向性，荧光探针技术则可以弥补CPUL1的不足。荧光探针技术被广泛应用于生物检测，对于药物控释、靶向给药、检测药效等方面，可以针对性的进行定性或定量研究。荧光探针本身也具有很强的可设计性，可以帮助一些小分子药物获得靶向给药的可能。
荧光探针具有灵敏度高、选择性好、使用便捷、成本低廉等诸多优点，因此为了使原料药CPUL1能够靶向给药，本课题的研究内容便是利用荧光探针技术，对CPUL1进行一定的修饰与设计，从而挖掘出CPUL1更多的药用价值。
- 要解决的问题
在本课题中，原料药CPUL1本身是具有药理作用的吩嗪活性分子，具有抗肿瘤作用。为了使其发挥更大的药用价值，我们以CPUL1为基础设计并合成有高选择性的抗癌药物。由于小分子药物不具备靶向性与选择性，想要使CPUL1具有选择性，便需要进行一定改进。故在本课题中，需要解决的问题有两个：一是如何在原料药的基础上设计出具有选择性的抗癌药物；二是如何将其用化学手段在实验室内合成。
而在实验室合成方面，则需要解决反应条件的问题，即温度，时间，溶剂的选择，分离提纯方法的选取等问题。
- 可行性分析
想要找到与原料药契合的特殊探针，并不容易，不合适的探针甚至会引出有误的结果。原料药CPUL1本身具有一定的荧光性，在365nm波长照射下，能够显现荧光。在荧光探针响应原理上，采用荧光共振能量转移（FRET），是一种适用于构建比率型荧光探针的响应原理。FRET原理的荧光探针中存在两个荧光团，两个荧光团分别是能量供体和能量受体，当能量供体受光照激发后，经过能量转移，使能量受体产生荧光发射，从而加强能量受体的荧光现象。
在生物体内，硫氧还蛋白还原酶（TrxR）可以调节机体的氧化还原反应，促使细胞的生长和繁殖。许多肿瘤细胞均高表达TrxR，其抑制剂可以成为靶向治疗肿瘤的药物。有文献指出Trx对简单二硫键的偏好低于谷胱甘肽，即二硫键裂解探针具有很好的特异性，采用引入线性的二硫键的方法。
在本课题中，能量受体是CPUL1为主体的吩嗪类活性分子，能量供体选择香豆素类荧光团。香豆素类荧光团具有稳定性好、斯托克斯位移较大、化学结构易于修饰等优点。其母体结构为苯并吡喃-2-酮，在母体结构的特定位点引入强供电子基团或吸电子基团，会使其衍生物具有更好的荧光发射性能，故在香豆素5位点上引入强吸电子基团。
