CN106867511A - 一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用 - Google Patents

一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106867511A
CN106867511A CN201510917342.4A CN201510917342A CN106867511A CN 106867511 A CN106867511 A CN 106867511A CN 201510917342 A CN201510917342 A CN 201510917342A CN 106867511 A CN106867511 A CN 106867511A
Authority
CN
China
Prior art keywords
zinc ion
dimethyl
reaction
switching mode
acid amides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510917342.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106867511B (zh
Inventor
徐兆超
尹文婷
乔庆龙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Original Assignee
Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian Institute of Chemical Physics of CAS filed Critical Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority to CN201510917342.4A priority Critical patent/CN106867511B/zh
Publication of CN106867511A publication Critical patent/CN106867511A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106867511B publication Critical patent/CN106867511B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D491/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00
    • C07D491/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed ring system both one or more rings having oxygen atoms as the only ring hetero atoms and one or more rings having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by groups C07D451/00 - C07D459/00, C07D463/00, C07D477/00 or C07D489/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D491/10—Spiro-condensed systems
    • C07D491/107—Spiro-condensed systems with only one oxygen atom as ring hetero atom in the oxygen-containing ring
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用，其结构为：

Description

一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于化学分析检测领域，具体涉及一种开关型锌离子荧光探针、其制备方法及应用。
背景技术
锌是一种重要的微量元素，在人体中含量仅次于铁。锌不仅是体内多种蛋白质、DNA、RNA及核糖体的重要组成部分，还参与组成3000多个转录因子，同时锌离子是许多酶的活性中心，直接参与人体内多种生理过程。健康的前列腺中富集了大量的锌，其含量是体内所有软性组织中最高的。前列腺癌变前期腺体中的锌离子浓度明显降低，这种锌离子流失在前列腺癌病理变化过程中持续发生。研究发现，锌离子浓度减小早于其它可观察的生理指标变化。大量研究证实，仅前列腺发生癌变时才会发生锌离子浓度降低，炎症和良性增生时前列腺仍然具有富集锌离子的能力。对比不同格里森分数的恶性肿瘤组织发现格里森分数越高(即癌变越严重)的肿瘤组织其富集锌离子的能力越差。因此锌离子极有可能成为一种新的临床用前列腺癌早期诊断标志物。
荧光探针能够实时检测活体细胞内物种的分布和浓度变化，已成为细胞生物学和医学领域最为有用的工具。构建针对细胞内锌离子的荧光探针成为近年来的研究热点，其中小分子荧光探针易于透过质膜，对生物体毒性小，能够实时动态检测而成为研究最深入、应用前景也最广阔的一类。然而已报道的锌离子荧光探针无法满足应用于前列腺癌早期诊断的需求。尽管近几年已有两例荧光探针报道用于前列腺癌细胞中锌离子的检测，但它们依然缺乏适于前列腺癌诊断的综合特性，包括对锌离子结合选择性专一、灵敏度高、动态量程宽、响应速度快、荧光信噪比高、定量检测、生物相容性等实体检测要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用，该探针对锌离子具有专一的选择性和较高的灵敏度，探针与锌离子结合后信号放大倍数高，制备方法简单，适合放大合成和实际应用。
本发明提供了一种锌离子荧光探针，该荧光探针结构如下：
其中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自为H、C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM和(CH2)mSO3M、杂芳基或取代杂芳基中的一种或二种以上；
n、m分别为0-12的整数；
M为H、K、Na、Li、NH4、NH3R5、NH2(R5)2、NH(R5)3或N(R5)4；
R5为H、C1-20烷基。
本发明的锌离子探针的合成方法具有原料廉价易得、合成步骤简单、产物易纯化、反应收率高等优点。该类化合物的合成路线如下：
具体合成步骤如下：
(1)中间体N-(6-甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺2的合成
2-氨基-6-甲基吡啶和有机碱溶于二氯甲烷中，将新戊酰氯缓慢滴入反应瓶，冰水浴中反应1-3小时，再于室温中反应2-6小时。反应结束后用饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗，有机相干燥、旋干后得到浅黄色蜡状固体。
(2)中间体N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺3的合成
N-(6-甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺溶于四氯化碳，加入偶氮二异丁腈引发剂，氮气保护下加入N-溴代丁二酰亚胺，回流状态下反应3-8小时，反应结束后柱分离得到目标中间体。
(3)中间体N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺4的合成
无水无氧条件下，N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺、相对于N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺0.8-1倍摩尔量的二甲基吡啶胺、碱和相转移催化剂。N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺与碱和相转移催化剂的质量比为1:1-1.5:0.01-0.05。在在相对于N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺10-20倍质量的乙腈中以81-82℃回流24-48小时。反应结束后降至室温，加入相对乙腈体积0.2-0.6倍体积的1M的氢氧化钠溶液，用二氯甲烷萃取三到五次，合并有机相，干燥后旋干有机相，通过中性硅胶或中性氧化铝柱分离，洗脱剂为二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、甲醇、三乙胺、冰醋酸中的一种或二种以上。得到目标中间体N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺；
(4)中间体6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶5的合成
N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺加入酸溶液，100-110℃回流24-48小时，反应结束后加入1M氢氧化钠溶液，调节pH>8。二氯甲烷萃取，合并有机相，干燥，旋干后得到浅黄色固体，用少量乙醚洗后得到目标中间体。
(5)新型锌离子荧光探针1的合成
罗丹明染料溶于20-30倍质量的1,2-二氯乙烷，加入相对于罗丹明1-1.2倍摩尔量的氯化试剂在83-90℃回流反应3-8小时后，旋干反应液，得到酰氯化罗丹明粗产物6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶(中间体5)、酰氯化罗丹明(中间体6)溶于干燥乙腈，在有机碱催化下室温反应12-24小时。反应结束后旋干反应液。
(6)新型锌离子荧光探针1的提纯
将粗产物通过中性硅胶柱或中性氧化铝柱柱分离提纯得到目标锌离子荧光探针1.
3.本发明提供的新型锌离子荧光探针的合成方法中，步骤(1)中所述的有机碱指三乙胺、吡啶、哌啶、4-二甲氨基吡啶中至少一种；；所述有机相为二氯甲烷溶液；
步骤(1)中，2-氨基-6-甲基吡啶、新戊酰氯和有机碱之间物质的量之比为1:1-1.5:1-1.6，二氯甲烷质量为2-氨基-6-甲基吡啶质量的60-120倍。。
4.本发明提供的新型锌离子荧光探针的合成方法中，步骤(2)中所述的柱分离采用硅胶分离柱，所用溶剂为二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、甲醇、三乙胺、冰醋酸中的一种或二种以上；
本发明提供的新型锌离子荧光探针的合成方法中，步骤(3)中所述的碱指无机碱碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵或有机碱三乙胺、吡啶、哌啶、4-二甲氨基吡啶、N，N-二异丙基乙胺中的一种；
本发明提供的新型锌离子荧光探针的合成方法中，步骤(3)中所述的相转移催化剂指苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵中的一种；
本发明提供的新型锌离子荧光探针的合成方法中，步骤(4)中所述的酸溶液指1-3M盐酸或硫酸溶液；步骤(4)中，酸溶液的质量为N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺质量的600-1200倍。
5.本发明提供的新型锌离子荧光探针的合成方法中，步骤(5)中所述的氯化试剂指三氯氧磷、二氯亚砜、草酰氯中的一种；步骤(5)中所述的有机碱为三乙胺、吡啶、哌啶、4-二甲氨基吡啶中至少一种；
步骤(5)中酰氯化罗丹明与6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶物质的量比为1:0.8-1.1。6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶与有机胺和乙腈的质量比为1:1.5-3:200-300。。
本发明提供的新型锌离子荧光探针的合成方法中，步骤(7)中所述的柱分离采用中性氧化铝柱，分离溶剂为二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、甲醇、三乙胺、冰醋酸或他们的混合溶剂。
本发明提供的荧光探针应用在生理条件(pH＝7.4)溶液中锌离子的检测或生物样本中对细胞中的锌离子的检测中。
本发明具有以下具体特征：
探针分子原料易得，合成路线简单、反应条件温和、后处理简单方便，对锌离子识别能力专一，响应速度较快。探针在HEPES(pH＝7.4)溶解性较好，最大发射波长在580nm，荧光信号极弱，随着锌离子的加入，探针分子在580nm出现较强的发射峰，荧光增强96倍。因此可以用于检测水溶液中的锌离子。这种探针能有效的检测活细胞中的锌离子，可应用在生物医药领域当中。
附图说明
图1实施例1中制备得到产品的核磁氢谱。
图2实施例1中制备得到产品的核磁碳谱。
图3实施例2中荧光探针与不同浓度的锌离子作用后的吸收光谱图，横坐标为波长，纵坐标为吸收强度，荧光探针的浓度为10μM。
图4实施例3中荧光探针与不同浓度的锌离子作用后的荧光光谱图，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度，荧光探针的浓度为10μMm。
图5为实施例4中10μM荧光探针1与10μM锌离子作用后在不同时间的荧光强度。
图6为实施例5中荧光探针(10μM)加入不同金属离子后的荧光变化情况，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度。
图7实施例6中为荧光探针(10μM)加入不同金属离子(10μM)后再加入锌离子(10μM)的竞争柱状图，横坐标为金属种类，纵坐标为荧光强度。
图8为实施例7中J-P曲线，探针与锌离子的浓度总和为10μM，横坐标为探针的浓度从0μM-10μM，纵坐标为荧光强度。
图9为实施例8中不同pH值的探针溶液的荧光强度，横坐标为pH值，纵坐标为荧光强度。
图10为实施例9中人结肠腺癌细胞ht29细胞的荧光共聚焦成像结果，其中(a)为加入探针培养30分钟后的细胞成像，(b)为加入锌离子培养30分钟后的细胞成像，(c)为(b)和明场的叠加图。
具体实施方式
实施例1：
1.中间体N-(6-甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺的合成
7g(64.73mmol)2-胺基-6-甲基吡啶、10.8mL(7.86g,77.68mmol)三乙胺、20mL二氯甲烷加入100mL双口瓶中，冰水浴中搅拌，40分钟内加入8.72mL(8.6g,71.2mmol)新戊酰氯溶于20mL二氯甲烷的溶液，加完后在冰水浴中反应1小时，再于室温反应3小时。TLC检测确定反应结束后，将反应液倒入分液漏斗，用饱和碳酸氢钠和饱和食盐水洗，有机相用硫酸镁干燥后旋干。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.50(s,1H),8.13(d,J＝8.4Hz,1H),7.65(t,J＝7.9Hz,1H),6.92(d,J＝7.5Hz,1H),2.50(s,4H),1.34(s,9H).
2.中间体N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺的合成
无水无氧装置中加入1.25g(6.5mmol)N-(6-甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺、106.7mg(0.65mmol)偶氮二异丁腈、35mL四氯化碳，升温到40℃反应1小时。在氮气保护下加入1.2g(6.74mmol)N-溴代丁二酰亚胺，升温到86℃反应8小时。反应结束后旋干反应液，硅胶柱分离，洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯9:1，得到白色中间体N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺67mg.1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.19(d,J＝8.4Hz,1H),8.03(s,1H),7.69(t,J＝7.9Hz,1H),7.14(d,J＝7.4Hz,1H),4.43(s,2H),1.33(s,9H).
3.中间体N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺的合成
无水无氧条件下，0.204g(0.755mmol)N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺、0.127mL(0.14g,0.7mmol)二甲基吡啶胺、0.25g碳酸钠、5mg四丁基溴化铵在乙腈中82℃反应24小时。反应结束后降至室温，加入10mL 1M氢氧化钠溶液，用二氯甲烷萃取三次，合并有机相，硫酸钠干燥后旋干有机相，通过中性氧化铝柱分离得到目标中间体，展开剂为二氯甲烷：甲醇＝10:1。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.53(d,J＝4.5Hz,2H),8.10(d,J＝7.9Hz,2H),7.66(t,J＝7.8Hz,3H),7.56(d,J＝7.8Hz,2H),7.28(d,J＝7.5Hz,1H),7.18–7.10(m,2H),3.88(s,4H),3.77(s,2H),1.33(s,9H).
4.中间体6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶的合成
向上一步得到的N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺中加入30mL 2M盐酸溶液，105℃反应24小时。反应结束后降至室温，加入1M氢氧化钠溶液调节pH>8。二氯甲烷萃取溶液，合并有机相，干燥，旋干得到粗产物。用少量乙醚洗得到6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.52(d,J＝4.5Hz,2H),7.64(ddd,J＝21.4,11.0,4.7Hz,4H),7.40(t,J＝7.7Hz,1H),7.21–7.05(m,2H),6.93(d,J＝7.3Hz,1H),6.36(d,J＝8.1Hz,2H),4.39(s,2H),3.88(s,4H),3.70(s,2H).
5.新型锌离子荧光探针的合成
0.47g(0.98mmol)罗丹明B溶于15mL 1,2-二氯乙烷中，滴加0.5mL(500mL)三氯氧磷，90℃反应4小时，反应液冷却后旋干，得到粗产物罗丹明酰氯不需进一步纯化即可投入下一步反应。
上述得到的粗产物罗丹明酰氯溶于40mL干燥乙腈中；160mg(0.524mmol)6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶和0.5mL三乙胺溶于20mL干燥乙腈中，室温下滴加入上述溶液中，反应24小时。反应结束后旋干反应液，中性氧化铝柱分离，洗脱剂为二氯甲烷:甲醇＝50:1.得到探针
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.46(d,J＝4.1Hz,2H),8.29(d,J＝8.3Hz,1H),8.09-7.90(m,1H),7.59-7.39(m,5H),7.28(d,J＝7.8Hz,2H),7.13(dd,J＝6.3,1.4Hz,1H),7.08-7.00(m,3H),6.38(dd,J＝14.2,5.6Hz,4H),6.08(dd,J＝8.8,2.6Hz,2H),3.62(s,4H),3.52(s,2H),3.21(q,J＝7.0Hz,8H),1.05(t,J＝7.0Hz,12H).
13C NMR(100MHz,CDCl3)δ168.34,160.10,157.13,153.90,153.70,149.71,148.89,148.46,137.21,136.24,133.54,130.65,128.11,127.77,124.54,123.17,123.08,121.79,118.01,113.60,108.92,107.11,97.95,66.36,60.77,59.95,44.33,12.73.
实施例2：
实施例1制备的荧光探针1对锌离子的吸收滴定
0.0073g探针1溶于5mL DMSO中配成2mM母液。以HEPES(pH＝7.4)配成10μM溶液，逐渐滴加2mM Zn(ClO4)2溶液。测试其吸收变化。结果如图3所示。
实施例3：
实施例1制备的荧光探针1对锌离子的荧光响应滴定
0.0073g探针1溶于5mL DMSO中配成母液。以HEPES(pH＝7.4)配成10μM溶液，逐渐滴加2mM Zn(ClO4)2溶液。测试其荧光变化。(激发波长为510nm，狭缝[5,5]。)结果如图4所示。
实施例4：
荧光探针1与锌离子反应的响应时间
使用前述2mM探针母液以HEPES(pH＝7.4)配成10μM探针溶液，将2mMZn(ClO4)2溶液(终浓度10μM)加入探针溶液)中，间隔12秒扫一次荧光发射光谱，如图5所示，10分钟后反应达到平衡。
实施例5：
荧光探针1对锌离子的选择性
使用前述2mM探针母液以HEPES(pH＝7.4)配成10μM探针溶液，再加入不同金属的高氯酸盐HEPES溶液(浓度均为2mM)，终浓度均为10μM。如图6所示，图中，(1)Na+,(2)K+,(3)Mg2+,(4)Ca2+,(5)Sr2+,(6)Ba2+,(7)Cr3+,(8)Mn2+,(9)Fe2+,(10)Fe3+,(11)Co2+,(12)Cu2+,(13)Pd2+,(14)Ag+,(15)Pt2+,(16)Au+,(17)Au3+,(18)Hg2+,(19)Pb2+,(20)Zn2+。只有加入Zn(ClO4)2溶液后荧光发生了明显增强，其他金属离子没有太明显变化，因此在上述干扰离子存在的条件下，探针对锌离子仍具有较好的选择性和灵敏度。
实施例6：
荧光探针1与锌离子及其他离子的竞争关系
使用前述2mM探针母液以HEPES(pH＝7.4)配成10μM探针溶液，，再加入不同金属的高氯酸盐HEPES溶液(浓度均为2mM)，终浓度均为10μM，最后加入终浓度10μM Zn(ClO4)2溶液，如图7所示，图中，(1)Na+,(2)K+,(3)Mg2+,(4)Ca2+,(5)Sr2+,(6)Ba2+,(7)Cr3+,(8)Mn2+,(9)Fe2+,(10)Fe3+,(11)Co2+,(12)Cu2+,(13)Pd2+,(14)Ag+,(15)Pt2+,(16)Au+,(17)Au3+,(18)Hg2+,(19)Pb2+,(20)Zn2+；结果表明锌离子能够把大部分金属从配体中置换出来，只是Cu2+对结果稍有干扰。
实施例7：
荧光探针1与锌离子的络合比例
保持探针与Zn(ClO4)2的浓度总和为10μM，调解探针与Zn(ClO4)2的比例(探针溶液,探针：Zn(ClO4)2浓度比1:9,2:8,3:7,4:6,5:5,6:4,7:3,8:2,9:1,Zn(ClO4)2溶液)，结果如图8所示，5:5的时候荧光强度最强表明探针与锌离子是1:1络合的。
实施例8：
探针1在不同pH溶液中的荧光强度
以纯水配制10μM探针溶液，以以盐酸溶液调节pH到6,5.76,5.51,5.45,5.3,5.2,5.15,5,4.55,4.15,4,3,2,1.2，以氢氧化钠溶液调节pH为7,8,9,10,11,12，测试不同pH下溶液的荧光。结果如图9所示，表明探针在生理条件下荧光较弱，不影响生理条件下锌离子的检测。
实施例9：荧光探针在细胞内检测锌离子
将人结肠腺癌细胞ht29细胞铺在培养皿中，皿中含有10％胎牛血清的DMEM培养基，在37℃和5％二氧化碳条件下培养48小时，向其中分别加入探针的2mM DMSO母液20μL，培养30分钟，用吸管吸掉培养基，用PBS缓冲液洗涤细胞3次，加入新鲜培养基和2mM Zn(ClO4)2溶液20μL继续培养30分钟，进行成像实验，结果如图10所示。

Claims (10)

1.一种开关型锌离子荧光探针，其特征在于：该荧光探针结构如下：
其中，R1、R2、R3、R4分别为H、C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、(CH2CH2O)nH、(CH2)mCOOM、(CH2)mSO3M、杂芳基或取代杂芳基中的一种或二种以上；
n、m分别为0-12的整数；
M为H、K、Na、Li、NH4、NH3R5、NH2(R5)2、NH(R5)3或N(R5)4；
R5为H、C1-20烷基。
2.一种权利要求1所述的开关型锌离子荧光探针的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
(1)中间体N-(6-甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺的合成
2-氨基-6-甲基吡啶和有机碱溶于二氯甲烷中，将新戊酰氯缓慢滴入反应瓶，冰水浴中反应1-3小时，再于室温中反应2-6小时；反应结束后用饱和碳酸氢钠溶液和饱和食盐水洗，有机相干燥、旋干后得到N-(6-甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺；
(2)中间体N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺的合成
N-(6-甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺溶于四氯化碳，加入偶氮二异丁腈引发剂，氮气保护下加入N-溴代丁二酰亚胺，回流状态下反应3-8小时，反应结束后柱分离得到目标中间体N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺；
(3)中间体N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺的合成
无水无氧条件下，N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺、相对于N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺0.8-1倍摩尔量的二甲基吡啶胺、碱和相转移催化剂；
N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺与碱和相转移催化剂的质量比为1:1-1.5:0.01-0.05；在相对于N-(6-溴甲基吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺10-20倍质量的乙腈中以81-82℃回流24-48小时；反应结束后降至室温，加入相对乙腈体积0.2-0.6倍体积的1M的氢氧化钠溶液，用二氯甲烷萃取三到五次，合并有机相，干燥后旋干有机相，通过柱分离得到目标中间体N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺；
(4)中间体6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶的合成
N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺加入酸溶液，100-110℃回流24-48小时，反应结束后加入1M氢氧化钠溶液，调节pH>8；二氯甲烷萃取，合并有机相，干燥，旋干，用少量乙醚洗，得到目标中间体6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶；
(5)锌离子荧光探针的合成
罗丹明染料溶于20-30倍质量的1,2-二氯乙烷，加入相对于罗丹明1-1.2倍摩尔量的氯化试剂在83-90℃回流反应3-8小时后，旋干反应液，得到酰氯化罗丹明粗产物；6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶、酰氯化罗丹明溶于干燥乙腈，在有机碱催化下室温反应12-24小时；反应结束后旋干反应液；
(6)锌离子荧光探针的提纯
将粗产物通过中性硅胶柱或中性氧化铝柱分离提纯得到目标锌离子荧光探针。
3.按照权利要求2所述的开关型锌离子荧光探针的合成方法，其特点是：步骤(1)中所述的有机碱为三乙胺、吡啶、哌啶、4-二甲氨基吡啶中至少一种；所述有机相为二氯甲烷溶液；
步骤(1)中，2-氨基-6-甲基吡啶、新戊酰氯和有机碱之间物质的量之比为1:1-1.5:1-1.6，二氯甲烷质量为2-氨基-6-甲基吡啶质量的60-120倍。
4.按照权利要求2所述的开关型锌离子荧光探针的合成方法，其特点是：步骤(2)中所述的柱分离采用硅胶分离柱，所用溶剂为二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、甲醇、三乙胺、冰醋酸中的一种或二种以上。
5.按照权利要求2所述的开关型锌离子荧光探针的合成方法，其特点是：步骤(3)中所述的碱为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵、三乙胺、吡啶、哌啶、4-二甲氨基吡啶、N，N-二异丙基乙胺中的一种；步骤(3)中所述的相转移催化剂为苄基三乙基氯化铵、四丁基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基硫酸氢铵、三辛基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基氯化铵中的一种。
6.按照权利要求2所述的开关型锌离子荧光探针的合成方法，其特点是：步骤(2)中所述的柱分离采用中性硅胶或中性氧化铝分离柱，所用洗脱剂为二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、甲醇、三乙胺、冰醋酸中的一种或二种以上。
7.按照权利要求2所述的开关型锌离子荧光探针的合成方法，其特点是：步骤(4)中所述的酸溶液指1-3M盐酸溶液或1-3M硫酸溶液；
步骤(4)中，酸溶液的质量为N-(6-(二吡啶甲基苄胺)吡啶)-2,2-二甲基戊酰胺质量的600-1200倍。
8.按照权利要求2所述的开关型锌离子荧光探针的合成方法，其特点是：步骤(5)中所述的氯化试剂指三氯氧磷、二氯亚砜、草酰氯中的一种；步骤(5)中所述的有机碱为三乙胺、吡啶、哌啶、4-二甲氨基吡啶中至少一种；
步骤(5)中酰氯化罗丹明与6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶物质的量比为1:0.8-1.1；6-(二吡啶甲基苄胺)-2-氨基吡啶与有机胺和乙腈的质量比为1:1.5-3:200-300。
9.按照权利要求2所述的开关型锌离子荧光探针的合成方法，其特点是：步骤(6)中所述的柱分离采用中性氧化铝柱，分离溶剂为二氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、氯仿、甲醇、三乙胺、冰醋酸中的一种或二种。
10.权利要求1所述的开关型锌离子荧光探针在生理条件(pH＝7.4)溶液中锌离子的检测或生物样本中对细胞中的锌离子的检测中的应用。
CN201510917342.4A 2015-12-11 2015-12-11 一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用 Active CN106867511B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510917342.4A CN106867511B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510917342.4A CN106867511B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106867511A true CN106867511A (zh) 2017-06-20
CN106867511B CN106867511B (zh) 2019-01-22

Family

ID=59177330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510917342.4A Active CN106867511B (zh) 2015-12-11 2015-12-11 一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106867511B (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107417597A (zh) * 2017-06-29 2017-12-01 南京工业大学 荧光化学传感器化合物及其制备方法和用途
CN107941789A (zh) * 2017-11-15 2018-04-20 成都理工大学 R6gho的制备及其化学发光分析方法的建立
CN109232593A (zh) * 2018-09-04 2019-01-18 华南理工大学 一种检测三价铁离子的荧光探针及其制备方法
CN110272640A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种耐酸菌超分辨成像染料及其合成方法和应用
CN110272637A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种耐酸性光控荧光分子开关及其合成方法和应用
CN110272638A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种可见光光控耐酸荧光分子开关及其合成方法
CN110526946A (zh) * 2019-07-25 2019-12-03 山东师范大学 一种吡啶桥联的多重应答受体分子及其合成方法和应用
CN111638303A (zh) * 2020-06-08 2020-09-08 安徽大学 一种区分金属离子Al3+及Zn2+的方法
CN112574227A (zh) * 2020-12-15 2021-03-30 井冈山大学 一类具有螺内胺连接吗啉结构的pH探针及其合成方法和应用
CN112574246A (zh) * 2020-12-14 2021-03-30 山西大学 Zn2+比率荧光探针、制备及应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1731898A1 (en) * 2004-03-04 2006-12-13 Tetsuo Nagano Fluorescent probes
CN101613344A (zh) * 2008-06-25 2009-12-30 中国科学院理化技术研究所 选择性检测细胞内锌离子的荧光探针及其合成方法和用途
CN102241970A (zh) * 2011-02-25 2011-11-16 苏州大学 一种用于检测水相中锌离子的近红外荧光探针及其制备方法
WO2014011005A1 (ko) * 2012-07-13 2014-01-16 이화여자대학교 산학협력단 시아닌계 형광 프로브, 이를 이용한 아연 이온 검출방법, 및 이의 제조방법
CN104710816A (zh) * 2013-12-17 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种大斯托克斯位移和近红外荧光发射的新型罗丹明类荧光染料及其合成方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1731898A1 (en) * 2004-03-04 2006-12-13 Tetsuo Nagano Fluorescent probes
CN101613344A (zh) * 2008-06-25 2009-12-30 中国科学院理化技术研究所 选择性检测细胞内锌离子的荧光探针及其合成方法和用途
CN102241970A (zh) * 2011-02-25 2011-11-16 苏州大学 一种用于检测水相中锌离子的近红外荧光探针及其制备方法
WO2014011005A1 (ko) * 2012-07-13 2014-01-16 이화여자대학교 산학협력단 시아닌계 형광 프로브, 이를 이용한 아연 이온 검출방법, 및 이의 제조방법
CN104710816A (zh) * 2013-12-17 2015-06-17 中国科学院大连化学物理研究所 一种大斯托克斯位移和近红外荧光发射的新型罗丹明类荧光染料及其合成方法

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107417597B (zh) * 2017-06-29 2020-02-21 南京工业大学 荧光化学传感器化合物及其制备方法和用途
CN107417597A (zh) * 2017-06-29 2017-12-01 南京工业大学 荧光化学传感器化合物及其制备方法和用途
CN107941789A (zh) * 2017-11-15 2018-04-20 成都理工大学 R6gho的制备及其化学发光分析方法的建立
CN110272637B (zh) * 2018-03-16 2021-06-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种耐酸性光控荧光分子开关及其合成方法和应用
CN110272640A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种耐酸菌超分辨成像染料及其合成方法和应用
CN110272637A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种耐酸性光控荧光分子开关及其合成方法和应用
CN110272638A (zh) * 2018-03-16 2019-09-24 中国科学院大连化学物理研究所 一种可见光光控耐酸荧光分子开关及其合成方法
CN110272640B (zh) * 2018-03-16 2020-12-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种耐酸菌超分辨成像染料及其合成方法和应用
CN110272638B (zh) * 2018-03-16 2020-12-04 中国科学院大连化学物理研究所 一种可见光光控耐酸荧光分子开关及其合成方法
CN109232593A (zh) * 2018-09-04 2019-01-18 华南理工大学 一种检测三价铁离子的荧光探针及其制备方法
CN110526946A (zh) * 2019-07-25 2019-12-03 山东师范大学 一种吡啶桥联的多重应答受体分子及其合成方法和应用
CN110526946B (zh) * 2019-07-25 2022-02-08 山东师范大学 一种吡啶桥联的多重应答受体分子及其合成方法和应用
CN111638303A (zh) * 2020-06-08 2020-09-08 安徽大学 一种区分金属离子Al3+及Zn2+的方法
CN111638303B (zh) * 2020-06-08 2022-06-24 安徽大学 一种区分金属离子Al3+及Zn2+的方法
CN112574246A (zh) * 2020-12-14 2021-03-30 山西大学 Zn2+比率荧光探针、制备及应用
CN112574246B (zh) * 2020-12-14 2021-09-07 山西大学 Zn2+比率荧光探针、制备及应用
CN112574227A (zh) * 2020-12-15 2021-03-30 井冈山大学 一类具有螺内胺连接吗啉结构的pH探针及其合成方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN106867511B (zh) 2019-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106867511A (zh) 一种开关型锌离子荧光探针及其制备方法和应用
Liu et al. Preparation of a Nile Red–Pd-based fluorescent CO probe and its imaging applications in vitro and in vivo
CN111303102B (zh) 一种硝基还原酶响应的乏氧探针化合物及其制备与应用
Qi et al. Recent advances in organic near-infrared ratiometric small-molecule fluorescent probes
CN110283583B (zh) γ-谷氨酰转肽酶响应型分子探针及其应用
CN106281310A (zh) 一种线粒体靶向过氧化氢分子荧光探针及其制备方法和应用
Wang et al. Novel NIR fluorescent probe with dual models for sensitively and selectively monitoring and imaging Cys in living cells and mice
Feng et al. Fe2+ imaging in ferroptosis and drug-induced liver injury with a ratiometric near-infrared fluorescent probe
CN108164494A (zh) 一种检测过氧亚硝酸根的双光子荧光探针及其制备方法和应用
CN104177341A (zh) 一种检测二价铜离子的化合物及其制备与应用
CN106588966B (zh) 一种开型过氧化氢荧光探针化合物的制备与应用
CN112159396A (zh) 一种检测γ-谷氨酰转肽酶近红外荧光分子探针及其制备方法与应用
CN104792756A (zh) 四-对-磺酸基-苯基卟啉衍生物作为荧光探针在检测锌离子方面的应用
CN114478473A (zh) 一种亮氨酸氨基肽酶化学发光检测试剂的合成及应用
CN106543251B (zh) 一种检测肝细胞中一氧化氮的水溶性荧光探针及其应用
CN110407873B (zh) 一种肿瘤微环境h2o2响应交联型近红外分子探针及其应用
Liang et al. A ratiometric hypochlorite-specific nanoprobe constructed by rationally designed AIE luminogen for fluorescence imaging of alcoholic liver disease
CN105884713A (zh) 一种荧光增强型硫化氢分子荧光探针及其制备方法和应用
CN106867513A (zh) 一种细胞膜定位锌离子荧光探针及其制备方法和应用
CN109265440B (zh) 氮杂环类荧光探针的制备方法及在硫化氢检测中的应用
Niu et al. A novel mitochondria-targetable probe for imaging endogenous deoxyribonucleic acid in biological systems
CN106496239B (zh) 一种溶酶体内pH比率荧光探针的制备与应用
CN112094260B (zh) 一种h2s近红外荧光分子探针及其制备方法与应用
CN109942504B (zh) 一种检测次氯酸的荧光探针分子及其制备方法
CN105837609B (zh) 一种快速检测半胱氨酸的荧光探针的制备及其应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant