CN102229800B - 一种吡唑啉衍生物类Zn2+荧光探针及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种吡唑啉衍生物类Zn²⁺荧光探针，所述探针是5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉，其化学结构式如式(1)所示。本发明的荧光探针在乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中对Zn²⁺有独特的荧光选择性、较高的灵敏度、较低的检测极限(0.12μM)及其较强的抗其它离子干扰能力，具有巨大的应用前景。

Description

一种吡唑啉衍生物类Zn2+荧光探针及其应用

技术领域

本发明涉及一种吡唑啉衍生物类Zn²⁺荧光探针及其应用，尤其涉及一种Zn²⁺荧光探针5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉及其应用；属于有机小分子荧光探针领域。 

背景技术

吡唑啉衍生物因具有好的蓝光发射、高的量子产率和空穴传输效率，结构修饰后常被用来进行检测金属离子的荧光探针或化学传感器的研究。 

Zn²⁺作为一种重要的、人体必需的微量元素，广泛分布于人体细胞和体液中，其中在脑细胞中含量最高。Zn²⁺在人体内许多生理过程中发挥着重要作用，例如DNA合成、基因表达、神经信号的传输与调节、细胞凋亡、酶催化等，其含量波动过大容易使人产生神经系统疾病，如帕金森氏病、阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化症以及癫痫发作等；同时，Zn²⁺在电镀行业也是一种被广泛使用的金属离子，其潜在的急性或慢性中毒形式易造成环境污染和危害人类健康。因此，对人体内或环境中Zn²⁺的定性和定量检测成为近年来化学工作者们非常关注的领域之一。但检索的结果表明，5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉作为Zn²⁺荧光探针的应用还未见报道。 

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种Zn²⁺荧光探针5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉及其应用。 

本发明所述吡唑啉衍生物类Zn²⁺荧光探针是：5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉，其化学结构式如式(1)所示： 

上述吡唑啉衍生物类Zn²⁺荧光探针即5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉的合成方法是：在碱性乙醇溶液中，将羟基查耳酮与12当量的2-吡啶肼在回流条件下(约78℃)反应4h，得到5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉。 

上述合成方法的反应式如下： 

本发明所述5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉作为Zn²⁺荧光探针的应用。 

配制5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉的乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液，分别加入定量的CoCl₂·6H₂O，ZnCl₂，CaCl₂，NaCl，CuCl₂·2H₂O，NiCl₂·6H₂O，KCl，CdCl₂·21/2H₂O，HgCl₂，FeCl₃·6H₂O，AgNO₃，Mg(ClO₄)₂的水溶液。通过荧光光谱测试来研究对不同金属离子的选择性。测其荧光发射波谱强度变化发现：本发明所述5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉即式(1)化合物对Zn²⁺有独特的荧光选择性，加入1.0当量的Zn²⁺后，化合物1在460nm处荧光强度增强约1.8倍，同时其荧光量子产率增大约3.5倍，如图1所示。提示5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉作为Zn²⁺荧光探针具有巨大的应用。 

本发明提供了一种吡唑啉衍生物类Zn²⁺荧光探针，实验证明本发明所述式(1)化合物可与Zn²⁺在该缓冲溶液中以化学计量比1∶1络合，在络合过程中由于金属螯合荧光增强(CHEF)效应可使配体荧光量子产率增大约3.5倍。由此可证实本发明所述式(1)化合物在乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中对Zn²⁺有独特的荧光选择性、较高的灵敏度、较低的检测极限(0.12μM)和较强的抗其它离子干扰能力，具有巨大的应用前景。 

附图说明

图1：式(1)化合物(10^-5M)的乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中加入等当量的不同金属离子后荧光强度变化柱状图。 

图2：式(1)化合物(10^-5M)的乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中进行Zn²⁺荧光滴定图。 

图3：式(1)化合物(10^-5M)和等当量的Zn²⁺共存的乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中加入不同当量的其他离子后荧光强度变化柱状图。 

图4：式(1)化合物(10^-5M)的乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中加入不同当量Zn²⁺后荧光强度变化与所加Zn²⁺浓度关系曲线图。 

具体实施方式

实施例1：式(1)化合物的合成方案如下式所示： 

具体合成步骤如下： 

于含0.258g查耳酮2(1.0mmol)和15mL乙醇的50mL圆底烧瓶中加入0.131g 2-肼基吡啶3(12mmol)和0.12gNaOH(3.0mmol)，混合溶液加热至回流(约78℃)反应4h。TLC检测反应完成后，冷却至室温，加入10mL冷水，用稀盐酸调溶液为中性后有大量固体析出，减压抽滤，滤饼用水和乙醇洗涤，用乙醇重结晶得0.15g黄色固体，产率为36.0％。 

熔点测定：mp：172-173℃； 

红外光谱测定：IR(KBr，cm^-1)：3066.0，3031.5，1588.9，1476.0，1443.9，1255.9，1145.2，760.4，692.9； 

核磁共振氢谱测定：¹H NMR(400MHz，CDCl₃)：δ3.28(dd，1H，J＝5.6，17.4Hz，4-H_trans)，3.89(dd，1H，J＝12.4，17.4Hz，4-H_cis)，5.81(dd，1H，J＝5.6，12.4Hz，5-H of pyrazoline)，6.70(dd，1H，J＝5.3，6.7Hz，pyridine-H)，6.99(d，1H，J＝8.8Hz，Ar-H)，7.12(d，1H，J＝2.5Hz，Ar-H)，7.22(dd，1H，J＝2.5，8.8Hz，Ar-H)，7.25-7.32(m，6H，Ar-H+pyridine-H)，7.56(m，1H，pyridine-H)，8.07(d，1H，J＝4.2Hz，pyridine-H)，10.61(s，1H，OH). 

高分辨质谱测定：HRMS：calcd for[M+H]⁺C₂₀H₁₇ClN₃O：350.1060；found：350.1052. 

实施例2： 

于式(1)化合物(10^-5M)的乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中分别加入1.0当量的Ag⁺，Mg²⁺，Hg²⁺，Fe³⁺，Cd²⁺，Co²⁺，Cu²⁺，Ni²⁺和Zn²⁺后，测其荧光发射波谱强度变化发现：式(1)化合物对Zn²⁺有独特的荧光选择性，加入1.0当量的Zn²⁺后，式(1)化合物在460nm处荧光强度增强约1.8倍，同时其荧光量子产率增大约3.5倍，如图1所示。 

实施例3： 

于含式(1)化合物(10^-5M)和1.0当量Zn²⁺的乙腈/水(v/v＝1/1)的HEPES(pH＝7.2)缓冲溶液中分别加入1.0当量的Ag⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Cd²⁺，Hg²⁺和50当量的Mg²⁺，Ca²⁺，K⁺，Na⁺后，测其荧光发射波谱强度变化发现：式(1)化合物对Zn²⁺的荧光选择对其它金属离子有较强的抗干扰能力，如图3所示。 

实施例4： 

式(1)化合物对Zn²⁺定量检测可通过荧光滴定实验及其线性校准曲线来研究，如图4所示，由荧光线性校准曲线(相关系数R²为0.973)可知对Zn²⁺检测动态范围线性值为7.9×10^-6M；而化合物1对Zn²⁺检测极限(LOD)由方程LOD＝3σ_bi/m可计算出为1.2×10^-7M，此处的σ_bi为空白溶液的标准偏差，m为荧光线性校准曲线的斜率。 

Claims (1)

1.一种吡唑啉衍生物类Zn²⁺荧光探针，其特征在于：它是5-苯基-3-(2-羟基-4-氯)苯基-1-(2-吡啶)吡唑啉，其化学结构式如式（1）所示：

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