CN105820811B - 一种荧光探针及合成方法及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荧光探针及合成方法及其应用，属于化合物合成及离子检测领域。该方法是以2,6‑吡啶二甲酸和1H‑苯并咪唑‑2‑基甲胺二盐酸盐为原料，反应制备得到探针分子化合物Ⅲ。本发明技术方案所述的探针分子化合物Ⅲ可以用于荧光检测锌离子。本发明合成方法简单，易于工业化生产，作为探针分子检测锌离子检出限低且选择性高。

Description

一种荧光探针及合成方法及其应用
技术领域
本发明属于化合物合成及离子检测领域，具体涉及一种荧光探针及合成方法及其应用。
背景技术
二价锌离子是生物体内一种必不可少的微量元素，广泛的存在于细胞和体液中，在生长发育、生殖、神经信号传递、基因录入、核酸识别、细胞生长调节、凋亡等生理过程中锌离子具有重要作用。锌离子的摄入量过多或不足都会使生物体的生长发育紊乱，引起多种疾病，如食欲下降、免疫力低下、糖尿病、前列腺癌等疾病都与锌离子失衡有关。
因此，开发和研究新型的锌离子检测方法有着重要的意义。
发明内容
本发明是针对现有技术存在的缺陷提供一种用于检测锌离子的荧光探针及合成方法及其应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种荧光探针，该荧光探针的结构式如式Ⅲ所示：
一种上述荧光探针的合成方法，该方法的反应路线如下：
上述合成方法的具体过程是：在碱性试剂存在的条件下，化合物Ⅰ和化合物Ⅱ反应生成荧光探针化合物Ⅲ。
在一些优选的技术方案中：化合物Ⅰ和化合物Ⅱ的摩尔比为1：1～5，化合物Ⅰ与碱性试剂的摩尔体积比为1mol：15～75mL。
在一些优选的技术方案中：所述合成方法的反应时间为4～6h。
本发明技术方案所述合成方法的反应溶剂选自丙酮、二氯甲烷或甲苯，反应温度为加热回流温度。优选反应溶剂选自丙酮。
本发明技术方案所述合成方法的碱性试剂选自吡啶、三乙胺或N-甲基吗啉。优选碱性试剂选自吡啶。
本发明技术方案所述的荧光探针在荧光检测中的应用。优选所述的荧光探针在荧光检测锌离子中的应用，或所述的荧光探针在生物体内荧光检测锌离子中的应用。
本发明的有益效果：
本发明合成方法简单，易于工业化生产，化合物Ⅲ作为探针分子检测锌离子检出限低且选择性高。
附图说明
图1为在探针分子中加入不同浓度Zn2+后的荧光发射光谱。
图2为在探针分子中加入不同种类金属离子后的荧光发射光谱。
图3为其他金属离子对探针分子选择性识别Zn2+的影响。
图4为不同浓度的Zn2+与荧光强度的线性关系图。
图5(a)为细胞溶液中加入探针分子的显微镜图，图5(b)为细胞溶液中加入探针分子和锌离子的显微镜图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：
实施例1
将2,6-吡啶二甲酸(1.67g，10mmol)和1H-苯并咪唑-2-基甲胺二盐酸盐(4.4g，20mmol)溶于50mL的丙酮中，再滴加0.25ml滴吡啶，搅拌回流4h，反应结束，将反应液冷却至室温，抽滤，得白色固体沉淀，将该沉淀依次用饱和碳酸氢钠溶液、水和丙酮洗涤，真空干燥得化合物Ⅲ3.8g，产率89％。
元素分析：(％)for C27H19N7O2:计算值：C 64.9；H 4.5；N 23.1，实测值：C 64.7；H4.6；N23.4。
IR(KBr)，ν，cm-1：3185,3042,2927,1644,1557,1428,1170,727,643。
1H NMR(500MHz,DMSO-d6,TMS)：δ＝4.34(s,4H,CH2),6.68(s,2H,NH),7.11-7.32(m,8H,ArH),7.41(d,2H,PyH),7.82(t,1H,PyH)ppm.
实施例2
将2,6-吡啶二甲酸(1.67g，10mmol)和1H-苯并咪唑-2-基甲胺二盐酸盐(5.5g，25mmol)溶于50mL的二氯甲烷中，再滴加0.15mL滴三乙胺，搅拌回流6h，反应结束，将反应液冷却至室温，旋转蒸除溶剂，将所得固体产物过柱色谱(正己烷:乙酸乙酯＝7:3),蒸除溶剂后得化合物Ⅲ3.3g，产率78％。
实施例3
将2,6-吡啶二甲酸(1.67g，10mmol)和1H-苯并咪唑-2-基甲胺二盐酸盐(6.6g，30mmol)溶于50mL的甲苯中，再滴加0.75mL N-甲基吗啉，搅拌回流5h，反应结束，将反应液冷却至室温，旋转蒸除溶剂，将所得固体产物过柱色谱(正己烷:乙酸乙酯＝7:3),蒸除溶剂后得化合物Ⅲ3.5g，产率82％。
性能检测：
以化合物化合物Ⅲ为探针分子L，将探针分子L溶于甲醇/水(9:1，v:v)的混合溶液中，配制成浓度为10μmol/L的溶液，在此溶液中分别加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0倍摩尔量的Zn2+，以267nm为激发波长，测定加入不同浓度Zn2+后探针分子的荧光发射光谱(图1)。从图中可以看出，随着Zn2+浓度的增加，探针分子原来在290nm处的发射峰逐渐减弱，而在372nm处出现一个新的发射峰，并且随着Zn2+浓度的增加发射峰的强度逐渐增强。荧光光谱实验所用仪器为Shimadzu RF-5301PC荧光光谱仪。
将探针分子L溶于甲醇/水(9:1，v:v)的混合溶液中，配制成浓度为10μmol/L的溶液，分别在此溶液中加入3倍摩尔量的金属离子(Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+、Fe2+、Na+、Hg2+、Ag+、Cu2 +、Pb2+、Ni2+、Cd2+、Mn2+、Co2+、Zn2+)。以267nm为激发波长，测定溶液的荧光发射光谱(图2)。从图中可以看出，只有在加入Zn2+后，溶液在372nm处出现一个很强的发射峰，而加入其它金属离子则没有这一现象，这说明该探针分子对Zn2+表现出非常强的选择性。
将探针分子L分别加入到溶有10倍摩尔量的金属离子(Mg2+、Ca2+、Ba2+、Al3+、Fe2+、Na+、Hg2+、Ag+、Cu2+、Pb2+、Ni2+、Cd2+、Mn2+、Co2+)甲醇/水(9:1，v:v)的混合溶液中，在267nm处激发，372nm处测量其荧光强度，然后再在上述溶液中分别加入10倍摩尔量的Zn2+，在267nm处激发，372nm处测量其荧光强度，从图3中可以看出，当溶液中大量存在其他金属离子时，探针分子对Zn2+的选择性识别并不受影响。
在10μmol/L的探针分子L的甲醇/水(9:1，v:v)的混合溶液中加入1-10μmol/L的Zn2+溶液，以267nm为激发波长，测定溶液在372nm处的荧光发射强度，测试结果显示于图4。从图中可以看到探针分子在1-10μmol/L范围内随Zn2+浓度变化呈良好的线性关系。因此该探针可用于低浓度Zn2+的检测。
在培养好的L929细胞中加入10μmol/L的探针分子，37℃的条件下培养30min，在激光共聚焦显微镜下观察，可见细胞无荧光(图5a)；同时在培养好的L929细胞中加入10μmol/L的探针分子，37℃的条件下培养30min后再加入10μmol/L Zn2+，在37℃的条件下培养30min后在激光共聚焦显微镜下观察，可见细胞内荧光显著增强(图5b)。该实验表明探针分子L可用于生物体内Zn2+的检测。细胞成像实验所用仪器为Olympus FV1000激光共聚焦显微镜。

Claims (3)

1.一种荧光探针在荧光检测中的应用，其中该荧光探针的结构式如式Ⅲ所示：
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的荧光探针在荧光检测锌离子中的应用。
3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述的荧光探针在生物体内荧光检测锌离子中的应用。
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