CN102627964B

CN102627964B - 一种水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针及其制备方法

Info

Publication number: CN102627964B
Application number: CN201210081305.0A
Authority: CN
Inventors: 杨红; 丁亮; 秦丽洁; 周治国; 石少娟; 王亚培; 陈冬梅; 汪娟娟; 杨仕平
Original assignee: Shanghai Normal University
Current assignee: Shanghai Normal University; University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-03-23
Filing date: 2012-03-23
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2032-03-23
Also published as: CN102627964A

Abstract

本发明公开了一种水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针及其制备方法，通过依次制备2-(4-溴苯基)吡啶铱二氯桥配合物Ir₂(Brppy)₄Cl₂、3，8-二溴邻菲啰啉和3，8-二溴邻菲啰啉铱2-(4-溴苯基)配合物，最终制备出目标聚合物。通过上述技术方案制得的聚合物化学探针具有很好的水溶性，可通过静电作用与核酸结合；其在水中具有很好的磷光发射，而且发光寿命长，通过时间分辨荧光技术可以有效地消除背景荧光的干扰，提高检测灵敏度；本发明的制备方法具有操作简单，原料易得的特点，有利于降低成本。

Description

一种水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针及其制备方法

技术领域

本发明属于磷光化学探针技术，具体涉及一种水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针及其制备方法。

背景技术

作为生物体内的重要的大分子，核酸是研究生命现象与本质的物质基础，通过对它们的理化性质、复制与转录、表达与调控等的研究，可以了解生命有关的本质规律。因此，对核酸的研究具有及其重要的意义。但核酸不可见，对其的研究主要是借助一定的仪器来观察它的形态、大小、表达量，其中最常见的也是最简单的是琼脂糖凝胶电泳。EB(EthidiumBromide，溴化乙锭)是实验室最常用的核酸染料，有着简单、快速、灵敏度高的特点，但是由于其具有强烈的致突变能力和中度致癌性，对实验者和周围环境都有着较大的危害。因此，寻找可靠并更安全的核酸染料成了实验者迫切需要解决的问题。

近几年来，新型核酸荧光染料不断推向市场，如Genefnder、Geneview、SYBER green I等。但是上述的三种核酸染料均有着或多或少的缺点，如SYBERgreen I稳定性较差，对温度、水和光敏感，且对pH有依赖性。Genefnder与EB一样也可引起有机体变异，在使用时要采取一定的保护措施。Geneview虽然不能引起有机体变异，但是其具有刺激性。

综上所述，制备新型核酸染料来克服上述染料产生的弊端正成为科学界日益关注的课题。磷光重金属配合物具有优越的光物理性质，主要特点为：发射波长随所处环境的变化而发生变化；与有机磷光材料相比具有较大的斯托克斯(Stokes)位移和较长的发射寿命。较长的发射寿命有利于使用时间分辨技术，使磷光信号与背景的磷光信号相区分，从而有效地避免背景荧光的干扰。目前已有一些磷光重金属配合物，如铂、铼和钌配合物，被用作荧光探针。

金属铱配合物具有发光效率高、发光颜色可以通过改变配体结构进行调节及磷光寿命较短等特点，作为性能优越的磷光材料，用于细胞标记技术有着更重要的作用和价值。但是现有技术尚未使用金属铱用于核酸染料。已知AOT(Aerosol OT，二-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠)具有很好的水溶性和脂溶性，而且还具有很好的生物相容性，对细胞没有任何毒性伤害等特点。将AOT修饰到铱配合物聚合物上，改善其水溶性及生物相容性，毫无疑问将具有非常好的性能，并在核酸标记方面具有巨大的应用价值。

发明一种水溶性阳离子型铱配合物磷光探针及制备方法对于提高细胞标记技术水平，具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述背景技术提及的技术问题，本发明旨在提供一种水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针，同时提供该探针的一种制备方法。

为此，本发明的技术方案如下：

一种水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针，其结构式可以表示为：

其中，AOT为二-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠，n大于等于1。

上述的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针的制备方法包括以下步骤：

(1)将IrCl₃和2-(4-溴苯基)吡啶按照1∶1～1∶10的摩尔比溶于2-乙二醇乙醚的水溶液中，加热至70℃～130℃，搅拌1～50h，冷却至室温，将所得沉淀洗涤、干燥，得2-(4-溴苯基)吡啶铱二氯桥；

(2)将步骤(1)所制得的2-(4-溴苯基)吡啶铱二氯桥和3，8-二溴邻菲罗啉在氮气或惰性气体氛下按照1∶1～1∶10摩尔比溶于二氯甲烷和甲醇的混合溶剂中，加热至35℃～80℃，搅拌1～40h，旋干反应液，柱层析，得3，8-二溴邻菲啰啉铱2-(4-溴苯基)吡啶配合物；

(3)称取3，8-二溴邻菲啰啉铱2-(4-溴苯基)吡啶配合物和AOT，其摩尔比为1∶1～1∶12；加入总摩尔数的1～42％双(1，5-环辛二烯)镍(O)；加入与双(1，5-环辛二烯)镍(O)等摩尔数的2，2’-联吡啶溶液；加入体积比为1～10∶1的DMF(N，N-二甲基甲酰胺)和COD(1，5-环辛二烯)的混合溶液，温度25℃～75℃，搅拌1～75个小时；反应结束后，加入盐酸至溶液浑浊度不再增加，搅拌30～60分钟，离心、水洗至中性，冷冻干燥得目标产物。

步骤(1)中所述2-乙二醇乙醚的水溶液中2-乙二醇乙醚和水的体积比为1∶1～10∶1。

步骤(2)中所述二氯甲烷和甲醇的混合溶剂中二氯甲烷和甲醇的体积比为20∶1～1∶1。

步骤(3)中所述DMF和COD的混合溶液中DMF和COD的体积比为1∶1～10∶1。

所述2-(4-溴苯基)吡啶的制备步骤如下：

(1)氮气保护下称取摩尔比为1∶1～1∶20的4-溴本硼酸和2-溴吡啶，加入总摩尔数的1％～10％的四(三苯基膦)钯催化剂，然后向其中加入体积比为1∶1～1∶30的四氢呋喃和碳酸钠水溶液；

(2)将上述混合溶液加热至50℃～130℃，搅拌反应1～50小时后，冷却至室温；

(3)分液，用无水乙醚萃取多次，合并有机相并用无水硫酸镁干燥，旋干柱层析得纯产物。

所述碳酸钠溶液为浓度为0.1～3M。

通过上述技术方案制得的聚合物化学探针具有很好的水溶性，可通过静电作用与核酸结合；其在水中具有很好的磷光发射，而且发光寿命长，通过时间分辨荧光技术可以有效地消除背景荧光的干扰，提高检测灵敏度；本发明的制备方法具有操作简单，原料易得的特点，有利于降低成本。

附图说明

图1为本发明实施例制得的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针CMPs的FESEM电镜照片。

图2为本发明实施例制得的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针CMPs的EDS能谱。

图3为本发明实施例制得的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针CMPs在不同溶剂中的荧光发射光谱。

图4和图5为本发明实施例制得的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针CMPs凝胶渗透电泳染色分析照片。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例1：

(1)称取0.1mmol IrCl₃·3H₂O和0.24mmol 2-(4-溴苯基)吡啶加入到三颈瓶中，再加入体积比为4∶1的2-乙二醇乙醚和水的混合溶液；然后将反应混合物加热至110℃，搅拌反应30小时；反应结束后，冷却到室温，有黄色沉淀生成；所得沉淀分别用水和乙醇洗涤3～5次，并用真空干燥，得到亮黄色固体2-(4-溴苯基)吡啶铱二氯桥：Ir₂(Brppy)₄Cl₂；

(2)称取0.1mmol 2-(4-溴苯基)吡啶铱铱二氯桥：Ir₂(Brppy)₄Cl₂和0.24mmol的3，8-二溴邻菲罗啉，加入到三颈瓶中；加入二氯甲烷和甲醇的混合溶液10mL，二氯甲烷和甲醇的体积比为2∶1；加热至45℃，搅拌反应26小时；反应结束后将反应液旋干，柱层析得橙色固体产品(3，8-二溴邻菲啰啉铱2-(4-溴苯基)吡啶配合物)；

所得橙色固体的核磁共振氢谱数据如下：

¹HNMR：(400MHz，d⁶-DMSO，298K)δ(ppm)：δ9.31(d，2H J＝2.0Hz)，8.40-8.30(m，4H)，7.99(ddd，6H，J＝14.1，11.2，1.7Hz)，7.68(d，2H，J＝5.2Hz)，7.34(dd，2H，J＝8.3，2.0Hz)，7.07(ddd，2H，J＝7.3，5.9，1.3Hz)，6.24(d，2H，J＝2.0Hz).

(3)称取0.1mmol 3，8-二溴邻菲啰啉铱2-(4-溴苯基)吡啶配合物和0.1mmolAOT，加入0.048mmol双(1，5-环辛二烯)镍(O)；加入0.48mmol 2，2’-联吡啶；加入0.06mL的COD和50mL的DMF，加热至80℃，搅拌48个小时；反应结束后，加入2M盐酸至溶液浑浊度不再增加，搅拌30min，离心、水洗至pH＝7，冷冻干燥得棕红色固体。

所得棕红色固体的FESEM电镜照片如图1所示，目标产物为大小为约200nm的固体颗粒。

所得棕红色固体的EDS能谱如图2所示，由图可知，目标产物中含有AOT。

实施例2：

步骤(1)～(2)同实施例1

(3)称取0.1mmol 3，8-二溴邻菲啰啉铱2-(4-溴苯基)吡啶配合物和0.1mmolAOT，加入0.024mmol双(1，5-环辛二烯)镍(O)；加入0.24mmol 2，2’-联吡啶；加入0.06mL的COD和50mL的DMF，加热至80℃，搅拌48个小时；反应结束后，加入2M盐酸之浑浊度不在增加，搅拌30min，离心、水洗至pH＝7，冷冻干燥得棕红色固体。

实施例3

水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针光谱测试

将实施例1所得产品溶于乙腈、乙醇、DMF、THF中，测定发射光谱，实验结果表明，在365nm的激发下，材料的最大发射峰位在650nm，并且在不同溶剂中发射波长不受影响，如图3所示。

实施例4：

将实施例1所得的产品应用于DNA凝胶电泳，如图4所示，a为溴乙锭染色的DNA条带；b，c为目标产物分别染色半小时和一小时DNA条带，说明实施例1所的产物能够标记DNA。

实施例5：

将实施例1所得产物应用于DNA凝胶电泳中队不同浓度的DNA染色，如图5所示，a为DNA marker条带；b，c，d为不同浓度的DNA条带，染色时间为1小时。由图中可看出实施例1所得产物，可对不同浓度的DNA进行标记。

上述实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims

1.一种水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针，其特征在于，其结构式可以表示为：

其中，AOT为二-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠，n大于1。

2.权利要求1所述的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将IrCl₃和2-（4-溴苯基）吡啶按照1：1～1：10的摩尔比溶于2-乙二醇乙醚的水溶液中，加热至70℃～130℃，搅拌1～50h，冷却至室温，将所得沉淀洗涤、干燥，得2-（4-溴苯基）吡啶铱二氯桥；

（2）将步骤（1）所制得的2-（4-溴苯基）吡啶铱二氯桥Ir₂（Brppy）₄Cl₂和3,8-二溴邻菲罗啉在惰性气体氛下按照1：1～1：10摩尔比溶于二氯甲烷和甲醇的混合溶剂中，加热至35℃～80℃，搅拌1～40h，旋干反应液，柱层析，得3，8-二溴邻菲啰啉铱2-（4-溴苯基）吡啶配合物；

（3）称取3，8-二溴邻菲啰啉铱2-（4-溴苯基）吡啶配合物和AOT，其摩尔比为1：1～1：12；加入反应物总摩尔数的1～42%双（1，5-环辛二烯）镍（O）；加入与双（1，5-环辛二烯）镍（O）等摩尔数的2,2’-联吡啶溶液；加入体积比为1000:1～1000：2的DMF和1,5-环辛二烯的混合溶液，温度25℃～75℃，搅拌1～75个小时；反应结束后，加入盐酸至溶液浑浊度不再增加，搅拌30～60分钟，离心、水洗至中性，冷冻干燥得目标产物。

3.权利要求2所述的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针的制备方法，其特征在于，所述2-(4-溴苯基)吡啶的制备步骤如下：

（1）氮气保护下称取摩尔比为1:1～1：20的4-溴苯硼酸和2-溴吡啶，加入总摩尔数的1%～10%的四（三苯基膦）钯催化剂，然后向其中加入四氢呋喃和碳酸钠水溶液的混合液，四氢呋喃和碳酸钠水溶液的体积比为1:1～1:30；

（2）将上述混合溶液加热至50℃～130℃，搅拌反应1～50小时后，冷却至室温；

（3）分液，用无水乙醚萃取多次，合并有机相并用无水硫酸镁干燥，旋干柱层析得纯产物。

4.权利要求3所述的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针的制备方法，其特征在于，所述碳酸钠溶液为浓度为0.1～3M。

5.权利要求2所述的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述2-乙二醇乙醚的水溶液中2-乙二醇乙醚和水的体积比为1：1～10：1。

6.权利要求2所述的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述二氯甲烷和甲醇的混合溶剂中二氯甲烷和甲醇的体积比为20：1～1：1。

7.权利要求2所述的水溶性阳离子型共轭微孔聚合物磷光探针的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述DMF和1,5-环辛二烯的混合溶液中DMF和1,5-环辛二烯的体积比为1：1～10：1。