CN106966924A - 一种基于席夫碱的锌离子荧光探针的制备与应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于席夫碱的锌离子荧光探针及其制备与应用，所述锌离子荧光探针化合物具有式I的结构。制备方法是：将2‑氨基苯甲酸甲酯（氨茴酸甲酯）和水合肼在乙醇中加热回流得到白色固体II，将氰基联苯酚和无水氯化镁及多聚甲醛在含三乙胺的乙腈溶液中加热回流得到白色固体III，将固体II和固体III在乙醇中加热回流得到黄色固体I。该探针化合物对锌离子具有很好的选择性和灵敏性，检测限低，可应用于水体中的锌离子的含量的测定。

Description

一种基于席夫碱的锌离子荧光探针的制备与应用

技术领域

本发明涉及一种基于席夫碱的锌离子荧光探针的制备与应用，属于荧光探针技术领域。

技术背景

锌离子作为一种重要的过渡金属在自然环境和生物体中都起着重要的作用。锌离子以可溶的络合物或者离子状态存在于自然界的水中，这势必造成土壤特别是酸性土壤中锌离子的大量流失。相反过量锌离子的存在也会降低土壤微生物活性。在生物体内锌离子是继铁离子之后含量第二丰富的金属阳离子，锌离子对于脑功能，基因转移，免疫功能起着非常重要的作用；锌离子的缺失与老年痴呆症，癫痫，缺血性中风等各种疾病密切相关。因此监测环境和生物体系内的锌离子具有十分重要的意义。

目前，用于锌离子的检测方法主要有分光光度法，电化学法，化学发光法，色谱分析法，滴定分析法，表面增强拉曼光谱等。这些方法的样品制备过程复杂，检测过程对样品的损伤较大，而且这些方法不能实现实时的原位检测。而荧光探针具有灵敏度高，选择性好，响应速度快。能够实现实时原位检测的优点正好解决了传统的检测方法无法解决的难题，得到了广泛的关注。

在现有的荧光探针技术中，一些报道的锌离子荧光探针仍然具有缺陷，比如，这些谈真的合成步骤比较繁琐，探针选择性低、灵敏度不高，所需检测时间比较长。比如HNAPP是已公开报道的检测锌离子的荧光探针，然而该荧光探针是一种荧光淬灭的探针，使得其在生物体内的使用受到巨大的限制。因此，设计一种基于高选择性、高灵敏度的的锌离子荧光探针就变得十分紧迫。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种基于席夫碱的锌离子荧光探针化合物，既可以识别水体中的锌离子，也可检测水体中锌离子含量。

本发明还提供所述基于席夫碱的锌离子荧光探针化合物的制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

一种基于席夫碱的锌离子荧光探针化合物，具有式I所示的结构：

。

本发明所述的基于席夫碱的锌离子荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤：

（1）在氮气保护下，将氰基联苯酚、无水氯化镁、三乙胺溶于乙腈中，然后加入多聚甲醛，混合物加热回流，反应结束经柱层析纯化得到白色固体III；

（2）将2-氨基苯甲酸甲酯（氨茴酸甲酯）与水合肼溶于乙醇并回流，旋蒸并放入冰箱得固体白色化合物II；

（3）将化合物II和化合物III溶于乙醇，加热回流，反应结束得到粗产物，经重结晶得到纯的化合物I 为黄色固体。

根据本发明，优选的，步骤（1）所述多聚甲醛、氰基联苯酚的摩尔比为14:1；

根据本发明，优选的，步骤（2）所述2-氨基苯甲酸甲酯（氨茴酸甲酯）、水合肼的摩尔比为1:12；

根据本发明，优选的，步骤（1）（3）全程在氮气保护下进行；

根据本发明，优选的，步骤（1）反应温度为70℃；

根据本发明，优选的，步骤（2）反应温度为80℃；

根据本发明，优选的，步骤（3）反应温度为80℃。

更为详细的，所述的基于席夫碱的锌离子荧光探针化合物的制备方法，步骤如下：

(a) 氮气保护下，将6.24 g的氰基联苯酚、4.56 g的无水氯化镁、16.322mL三乙胺溶于80 mL无水乙腈中，然后加入过量的干燥多聚甲醛12.3 g。该混合物在70℃下回流8小时。反应冷却至室温，然后用少量水进行淬灭。使用6M盐酸酸化。将上述粗产物用CH₂Cl₂萃取3次。萃取液经无水MgSO₄干燥，过滤并真空除去溶剂，经柱层析提纯得到白的固体III 3.5 g，产率约为50%。

(b) 将2-氨基苯甲酸甲酯（1.51g）和水合肼（6mL）溶于乙醇（50mL）中，回流6h。反应混合物冷却得固体，抽滤，冷水洗涤，粗产物用乙醇重结晶，得到固体化合物II1.28g，产率为85%。

(c)氮气氛围下将化合物II（0.15g）和化合物III（0.22g）溶于20mL干燥的乙醇，回流4h，反应结束抽滤得粗产物，乙醇重结晶得到黄色探针I0.26g，产率为75%。

本发明所述的基于席夫碱的锌离子荧光探针化合物的应用，可用于测试水中的锌离子含量。

进一步优选的，所述荧光探针用于在pH=7.4的THF和水的混合溶液中锌离子的快速检测。

本发明通过实验验证，所述荧光探针在pH=7.4的THF和水的混合溶液中，用波长360nm的光作为激发波长，可以发现其没有荧光，加入锌离子二十分钟后检测，溶液在510nm处荧光迅速增强，而其他检测物质加入后溶液的荧光没有明显变化，因此该探针对锌离子具有很高的选择性。如图1所示。

将本发明的荧光探针化合物加入含有THF和水的混合溶剂中，配成荧光探针化合物浓度为10微摩尔每升的溶液，用HEPES缓冲溶液调节pH=7.4，加入不同浓度的锌离子，用波长360nm的光激发，在波长510nm处的荧光依次增强。得出工作曲线如图2所示，通过测定待测样品的荧光强度，可定量的计算出锌离子的浓度。

与现有的检测技术相比，本发明的荧光探针设计新颖，选择性好，且具有良好的水溶性，而不具有生物毒性，在制备方面，均使用常用试剂，合成步骤简单。本发明的优良效果如下：

1、本发明的荧光探针化合物由于能用于水体中的锌离子的定量检测且检测限较低；

2、本发明的荧光探针化合物具有良好的灵敏度和选择性，测试样品前处理简单；

3、本发明的荧光探针化合物为固体粉末，便于储存使用，并且合成方法简单、收率高、成本低、具有良好的推广前景；

4、与现有的技术相比，本发明的荧光探针的选择性高，灵敏度高，检测限低。

附图说明

图1为本发明所述荧光探针在 THF和水的混合溶剂中(pH=7.4)与不同检测物质作用后的荧光强度。

图2为本发明的荧光探针与不同浓度的锌离子作用在360nm下激发的荧光强度工作曲线图。

图3本发明的荧光探针的核磁图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不限于此。实施例中的各种原料均来自于市场购买。

实施例1、III的合成

氮气保护下，将6.24 g的氰基联苯酚、4.56 g的无水氯化镁、16.32 mL三乙胺溶于80mL无水乙腈中，然后加入过量的干燥多聚甲醛12.3 g，该混合物在70℃下回流8小时，反应冷却至室温，然后用少量水进行淬灭，使用6M盐酸酸化，将上述粗产物用CH₂Cl₂萃取3次，萃取液经无水MgSO₄干燥，过滤并真空除去溶剂，经柱层析提纯得到白的固体III 3.5 g，产率约为50%。

实施例2、II的合成

将2-氨基苯甲酸甲酯（1.51g）和水合肼（6mL）溶于乙醇（50mL）中、回流6h。反应混合物冷却得固体，抽滤，冷水洗涤，粗产物用乙醇重结晶，得到固体化合物II1.28g，产率为85%。

实施例3、探针I的合成

氮气氛围下将化合物II（0.15g）和化合物III（0.22g）溶于20mL干燥的乙醇，回流4h，反应结束抽滤得粗产物，乙醇重结晶得到黄色探针I0.26g，产率为75%。

实施例4、荧光实验

取制备好的荧光探针I，溶于 THF和水的混合溶剂中，用HEPES缓冲溶液调节pH=7.4；得荧光探针溶液，备用。

1、取荧光探针溶液，分17组，每组10毫升，其中1组不加检测物种，其余16组分别加入含有Ag⁺，Al³⁺，Ba²⁺，Cd²⁺，Cr³⁺，Cu²⁺，Fe³⁺，Fe²⁺，Hg²⁺，K⁺，Li⁺，Mn²⁺，Na⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Zn²⁺的溶液，使得每组溶液中含有探针化合物的浓度为10μΜ，检测物种浓度为100μM，使得检测物种与探针化合物的摩尔比为10:1；采用激发波长为360nm，荧光光度计测试其荧光强度，如图1所示，结果显示：本发明探针溶液本身发光较弱，锌离子的加入导致溶液在510nm处的荧光迅速增强，而其他离子没有引起明显的荧光变化，因此该探针对锌离子具有很高的选择性。

2、取荧光探针溶液，分10组，每组10毫升，分别加入不同浓度的锌离子溶液，调节到溶液中含有探针化合物的浓度为10μM，锌离子的浓度分别为0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60μM。采用激发波长为360nm，荧光光度计测试其荧光强度，如图2所示，结果显示：溶液在510nm荧光迅速增强，其荧光强度与浓度成线性关系。

Claims (7)

1.一种基于希夫碱的锌离子荧光探针化合物，具有式I所示的结构：

。

2.权利要求1所述的基于希夫碱的锌离子荧光探针I的制备方法，包括如下步骤：

（1）将氰基联苯酚、无水氯化镁和三乙胺溶于无水乙腈中，然后加入干燥多聚甲醛，该混合物在70℃下回流8小时，反应冷却至室温，然后用少量水进行淬灭，使用6M盐酸酸化，粗产品经柱层析提纯得到白色固体III；

（2）将2-氨基苯甲酸甲酯和水合肼溶于乙醇中、回流6h，反应混合物冷却得固体，粗产物用乙醇重结晶，得到固体化合物II；

（3）氮气氛围下将化合物II和化合物III溶于干燥的乙醇，回流4h，反应结束抽滤得粗产物，乙醇重结晶得到黄色探针I：

。

3.如权利要求2所述的基于希夫碱的锌离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（1）所述的氰基联苯酚、多聚甲醛的摩尔比为14:1。

4.如权利要求2所述的希夫碱锌离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（2）所述2-氨基苯甲酸甲酯、水合肼的摩尔比为1:12。

5.如权利要求2所述的基于希夫碱的锌离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（1）（3）全程在氮气保护下进行。

6.如权利要求2所述的基于希夫碱的锌离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（1）反应温度为70℃，步骤（2）和（3）的反应温度为80℃。

7.如权利要求2所述的基于希夫碱的锌离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，步骤如下：

(a) 氮气保护下，将6.24 g的氰基联苯酚，4.56 g的无水氯化镁，，16.32 mL三乙胺溶于80 mL无水乙腈中，然后加入过量的干燥多聚甲醛12.3 g，该混合物在70℃下回流8小时，反应冷却至室温，然后用少量水进行淬灭，使用6M盐酸酸化，将上述粗产物用CH₂Cl₂萃取3次，萃取液经无水MgSO₄干燥，过滤并真空除去溶剂，经柱层析提纯得到白的固体III 3.5g，产率约为50%；

(b) 将2-氨基苯甲酸甲酯（1.51g）和水合肼（6mL）溶于乙醇（50mL）中，回流6h，反应混合物冷却得固体，抽滤，冷水洗涤，粗产物用乙醇重结晶，得到固体化合物II1.28g，产率为85%；

(c)氮气氛围下将化合物II（0.15g）和化合物III（0.22g）溶于20mL干燥的乙醇，回流4h，反应结束抽滤得粗产物，乙醇重结晶得到黄色探针I0.26g，产率为75%。