CN110128430B - 一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种8‑羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针及其制备方法，其化学结构如(I)所示，该荧光探针以meso‑五氟苯基二吡咯衍生物为起始原料，与2‑醛基‑8‑羟基喹啉发生反应得到咔咯衍生物，然后再在吡啶溶剂中与氯化镓反应得到。该化合物制备方法简单、操作简便，且在碱性pH范围(pH＝7.50‑13.4)表现出较高的灵敏度。该发明丰富了pH响应荧光分子探针的种类，具有十分广泛的应用前景。

Description

一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针及其制备方法

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，涉及一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针的制备方法。

背景技术

咔咯化合物是由4个吡咯共轭相连而形成的新型卟啉类大环化合物。在分子结构上，咔咯分子中存在一个直接连结两个吡咯环的C-C键，咔咯和卟啉即相似又具有一定的特殊性，为一类重要的多功能化合物，具有独特的光化学、电化学和光生物性质，因而在催化、非线性光学材料、抗肿瘤光敏剂与生物化学等领域均具有潜在的应用。咔咯镓配合物由于具有高的荧光量子产率、双荧光效应、在含氧溶液中高的单线态氧量子产率等特性，在分子器件、生物荧光成像、光动力治疗和荧光探针等方面具有很好的应用前景。因此，合成结构新颖的咔咯镓配合物具有非常重要的科学价值。

pH值的精确测量对环境分析、化学反应过程控制、生物医学研究具有十分重要的意义；pH值测定对了解反应机理及生理生化调节机制也至关重要。pH荧光探针是荧光光谱随着环境pH值的变化而产生规律性变化的探针，相比于其他pH值的测定方法，pH荧光探针具有响应速度快、操作简便、选择性强、灵敏度高、信噪比高、具有连续检测pH值动态变化的能力等其他测定方法所无可比拟的优点。近年来，利用荧光探针和高分辨的荧光显微技术研究pH在空间和时间上的变化，在分子化学、环境化学、生物化学及药物化学等学科得到广泛的应用。荧光探针的应用范围大多都集中在pH 4～8范围内，而适用于检测pH大于8的荧光探针则非常缺乏，因此开发能适用于环境和生物科学领域中碱性介质的小分子荧光探针具有重要的研究意义。

基于咔咯镓配合物的优点，本发明设计合成了一种pH响应的咔咯镓配合物类荧光探针。该探针在碱物质作用下荧光强度发生显著变化。因此，该探针可以应用于pH值的测定。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针及其制备方法。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明涉及的一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针的结构如下：

本发明涉及的一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针的合成路线为：

本发明涉及的一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针的制备过程包括以下步骤：

步骤1：氩气保护条件下，将meso-五氟苯基二吡咯衍生物和2-醛基-8-羟基喹啉溶解于干燥的二氯甲烷中，避光条件下，室温搅拌反应0.5小时，然后加入三氟乙酸，在室温继续搅拌反应4-6h，然后加入二氯甲烷稀释反应液，接着停止通入氩气，在向体系中加入2，3-二氯-5，6-二氰对苯醌(DDQ)，继续反应0.5h，加入适量的三乙胺(TEA)，停止反应，经减压蒸馏除去有机溶剂，残余物经硅胶柱层析分离提纯得到咔咯衍生物(II)；

步骤2：氩气保护条件下，将咔咯衍生物和三氯化镓溶解于经氢化钙干燥的吡啶中，140℃下搅拌反应2-4h，反应结束后，经减压蒸馏除去吡啶，残余物经硅胶柱层析分离提纯得到8-羟基喹啉基咔咯镓配合物(I)。

上述反应步骤1中，2-醛基-8-羟基喹啉与meso-五氟苯基二吡咯衍生物的物质的量之比为1∶3；

上述反应步骤1中，加入的三氟乙酸与2-醛基-8-羟基喹啉的特质的量之比为27∶100。

上述反应步骤2中，咔咯衍生物(II)与三氯化镓的物质的量之比为1∶12。

上述反应步骤2中，吡啶的体积与咔咯衍生物(II)物质的量之比为150～200mL/1mmoL.

本发明的有益效果：

与现有技术相比，本发明中8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针的制备方法所具有的优点有：(1)本发明的用作pH探针的8-羟基喹啉基咔咯镓配合物制备步骤简单、反应条件温和；(2)本发明提供了一种长波长光谱(＞600nm)响应的pH荧光探针，本发明在pH7.50-13.4溶液中发生脱质子化反应，其荧光强度产生相应变化，操作简单、灵敏度高、响应快等优点。

附图说明

图1为探针I的高分辨质谱图；

图2为不同pH值下，探针I(浓度为1.25×10^-5mol/L)的荧光发射光谱图；

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明作进一步地解释，具体实施事例并不对本发明作任何限定。

实施例1

氩气保护条件下，将2-醛基-8-羟基喹啉(2mmol)和meso-五氟苯基二吡咯衍生物(6mmol)溶解于精馏的二氯甲烷(160mL)中，避光条件下，室温搅拌反应0.5h，然后向反应器中滴加三氟乙酸(0.54mmol)，滴加完毕后，继续搅拌反应4-6h，然后加入二氯甲烷(300-400mL)稀释反应液，接着停止通入氩气，向反应体系中加入2，3-二氯-5，6-二氰对苯醌DDQ(8mmol)，继续反应0.5h，反应结束后，经减压蒸馏除去有机溶剂，得到粗产物。通过硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷-石油醚，得到化合物(II)，产率为26％。¹H NMR(CDCl₃，600MHz，ppm)δ9.13(s，J＝3.6Hz，2H)，8.60(s，4H)，8.56(d，J＝1.8Hz，2H)，8.44-8.57(m，2H)，7.64-7.68(m，2H)，7.41(d，J＝12Hz，1H).

实施例2

氩气保护条件下，将化合物(II)(1mmol)和三氯化镓(12mmol)溶解于干燥的吡啶(200mL)中，140℃下搅拌反应2～4h，反应结束后，经减压蒸馏除去吡啶得到粗产物，再经硅胶柱层析分离，洗脱剂为二氯甲烷-石油醚，得到化合物(I)：产率为40％。¹H NMR(CDCl₃，600MHz，ppm)δ9.25(d，J＝3.6Hz，2H)，8.89(m，4H)，8.82(d，J＝3.6Hz，2H)，8.60(s，2H)，8.50-8.37(m，2H)，8.69-8.64(m，2H)，7.40(d，J＝1.2Hz，1H)，6.92(m，3H)，6.23(m，2H)，4.38(d，J＝0.6Hz，1H).Esi-MS：calculated for C₄₅H₂₀F₁₀GaN₆O[M+H⁺]：919.0789；found：919.0801(图1).

实施例3

探针在不同pH溶液(乙腈-水)中的荧光光谱：分别配置含有实施例2中探针的不同pH值(pH为7.50、8.34、9.75、10.3、10.8、11.3、11.8、12.3、12.8、13.4)的溶液，探针的浓度为1.25×10^-5mol/L。测定各个不同pH值溶液的荧光发射光谱，结果如附图2所示。

Claims (7)

1.一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针，其特征在于，其化学结构如(I)所示：

2.根据权利要求1所述的一种8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针的制备方法，其特征在于，所述的制备方法为：化合物1与2-醛基-8-羟基喹啉在三氟乙酸催化剂作用下并经2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌氧化得到咔咯衍生物(II)；然后在吡啶溶剂中与氯化镓反应得到如式(I)所示的8-羟基喹啉基咔咯镓配合物pH荧光探针；其中，化合物1的结构式为

咔咯衍生物(II)的结构式为

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1：氩气保护条件下，将化合物1和2-醛基-8-羟基喹啉溶解于干燥的二氯甲烷中，避光条件下，室温搅拌反应0.5小时，然后加入三氟乙酸，在室温继续搅拌反应4-6h，然后加入二氯甲烷稀释反应液，接着停止通入氩气，在向体系中加入2,3-二氯-5,6-二氰对苯醌，继续反应0.5h，加入适量的三乙胺，停止反应，经减压蒸馏除去有机溶剂，残余物经硅胶柱层析分离提纯得到咔咯衍生物(II)；

步骤2：氩气保护条件下，将所述咔咯衍生物(II)和三氯化镓溶解于经氢化钙干燥的吡啶中，140℃下搅拌反应2-4h，反应结束后，经减压蒸馏除去吡啶，残余物经硅胶柱层析分离提纯得到8-羟基喹啉基咔咯镓配合物(I)。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，2-醛基-8-羟基喹啉与化合物1的物质的量之比为1:3。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤2中，咔咯衍生物(II)与三氯化镓的物质的量之比为1:12。

6.根据权利要求1所述pH荧光探针非诊断和治疗目的的用途，其特征在于，采用荧光法，所述pH荧光探针在溶液中对pH有荧光强度响应，能用于溶液中pH检测分析。

7.根据权利要求6所述pH荧光探针非诊断和治疗目的的用途，其特征在于，适用于碱性环境，且在pH＝7.50-13.4时效果明显。

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