CN114409635A - 一种化合物及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化合物及其制备方法与应用。一种化合物，包括以下结构式：
其中，R1、R2和R3分别独立选自H、F、Cl、Br、I、氰基、烷基和甲氧基中的至少一种。本发明的化合物的激发和发射光谱在可见光区中，且对Ni2+具有优良的选择性以及灵敏度，所述化合物化学稳定性高，具有较好的水溶性，可在水环境体系中进行Ni2+的检测，能有效应用于化合物、高敏度传感器或镍离子检测仪器中。
Description
技术领域
本发明属于化合物技术领域，具体涉及一种化合物及其制备方法与应用。
背景技术
镍离子作为生物体必需的微量元素之一，具有重要的生理功能，当人体中镍离子缺乏时会导致肝内六种脱氢酶减少，并且可能患上白血病。镍有刺激造血功能的作用，人和动物补充镍后红细胞、血红素及白细胞会有明显增加。而且镍缺乏时，肝细胞和线粒体结构会出现变化，比如内网质出现不规整问题，线粒体氧化功能降低等。此外，镍离子如果摄入过多也会引起人体中毒。鉴于镍离子广泛的参与生理活动，其含量过多或过少都会引起生物体功能的紊乱，所以镍离子的高灵敏检测对疾病诊断具有参考作用。
因此，选择性识别和检测镍离子，对化学、生物学、临床医学、环境监测等领域的相关研究具有十分重要的意义。分子探针可实现对目标物的浓度变化、分布范围等信息进行实时检测，因此该分子探针具有对生物体内的镍离子进行实时分析检测的潜在应用。化合物具有成本低、操作简单、检测限低、选择性好以及实时监测等优点，在金属离子检测中得到广泛关注。化合物为实现快速、高灵敏度、无损和原位检测开辟了新的途径。同时因荧光增强传感材料可降低检测错误，对复杂体系检测准确，可同时实现多种检测物对不同分析物进行检测。
但是，目前报道的Ni2+荧光化学探针在实际应用中仍受到一些限制，如：有的专一性不够，容易受其它金属离子的干扰；有的合成困难、结构复杂；有的膜渗透性能欠佳；有的在镍离子的检测过程中需要有机溶剂的助溶，增加了检测体系毒性，限制了化合物在生物体系中的应用。现阶段缺乏一种灵敏性高、选择性好、性能优越且同时能实现水相检测的Ni2+的化合物化学物。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：
提供一种化合物。所述化合物对Ni2+具有高选择性以及高灵敏度，可应用于镍离子检测领域。
本发明所要解决的第二个技术问题是：
提供一种所述化合物的制备方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是：
所述化合物的应用。
为了解决所述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种化合物，包括以下结构式：
其中，R1、R2和R3分别独立选自H、F、Cl、Br、I、氰基、烷基和烷氧基中的至少一种。
为了解决所述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种制备所述化合物的方法，包括以下步骤：
混合3-卤异喹啉、2-甲基喹啉、烷基卤化物、催化剂和碱性化合物，经加热反应，得到所述化合物。
根据本发明的一种实施方式，当3-卤异喹啉为3-溴异喹啉，当烷基卤化物为4-氯溴化苄时，制备所述化合物的方法所涉及的反应式如下：
在所述实施方式中，首先3-溴异喹啉与4-氯溴化苄反应形成N-烷基异喹啉盐2a-3。随后，水亲核攻击2a-3去除HBr以形成中间体2a-4，其异构化为更稳定的中间体2a-5。2-甲基喹啉在碱性条件下将亲核烯胺异构化，再与2a-5进行亲核加成得到目标产物化合物4a。
根据本发明的一种实施方式，所述3-卤异喹啉包括3-氯异喹啉和3-溴异喹啉中的至少一种；所述3-卤异喹啉与所述碱性化合物的摩尔比为0.5-1.5：1-2。
根据本发明的一种实施方式，所述2-甲基喹啉、烷基卤化物和3-卤异喹啉的摩尔比为1-6：1-10：1-4，优选为1-3：1-5：1-2。
根据本发明的一种实施方式，所述催化剂包括盐、钴盐、铁盐、钯盐、钌配合物或铱配合物中的至少一种；优选为醋酸铜、三氟甲磺酸铜、硫酸铜、氯化铜、氯化亚铜、碘化亚铜、氯化铁、醋酸钴、氯化钴、醋酸钯、十二羰基三钌、二氯(五甲基环戊二烯基)合铱(III)二聚体中的至少一种。
本发明中，采用廉价的催化剂即可有效地实现催化，大大降低了生产成本。
根据本发明的一种实施方式，所述催化剂的用量与所述3-卤异喹啉用量之比为0.05-0.6：1。
根据本发明的一种实施方式，所述碱性化合物包括无水乙酸钠、甲醇钠、氢氧化钠、叔丁醇钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铯中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，所述加热反应的温度为60℃-120℃。
根据本发明的一种实施方式，所述加热反应的时间为5-24小时。
根据本发明的一种实施方式，所述加热反应在隔绝空气条件下进行，进一步优选地，隔绝空气条件为在氮气保护下。
根据本发明的一种实施方式，反应过程在溶剂中进行，所述溶剂包括乙醇、叔戊醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、对二甲苯、水中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，所述溶剂与所述3-卤异喹啉的体积摩尔比为0.5-3mL：0.15-0.3mmol。
根据本发明的一种实施方式，所述方法还包括反应后提纯的步骤，所述提纯的洗脱液为石油醚、二氯甲烷和乙酸乙酯的混合溶液。
根据本发明的一种实施方式，所述柱层析提纯的洗脱液为石油醚：二氯甲烷：乙酸乙酯体积比2-50：0-20：1的混合溶液。
本发明的再一个方面，还提供一种化合物在荧光探针中的应用。
本发明的再一个方面，还提供一种化合物在镍离子检测中的应用。
所述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：
(1)本发明通过3-卤异喹啉、2-甲基喹啉和烷基卤化物为主要原料合成化合物，其合成步骤简单、方法操作安全、原料无毒、价格低廉。
(2)本发明的化合物的激发和发射光谱在可见光区中，且对Ni2+具有优良的选择性以及灵敏度，所述化合物化学稳定性高，具有较好的水溶性，可在水环境体系中进行Ni2+的检测，能有效应用于化合物、高敏度传感器或镍离子检测仪器中。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1的化合物的核磁共振氢谱。
图2为实施例1的化合物的核磁共振碳谱。
图3为实施例2的化合物的核磁共振氢谱。
图4为实施例2的化合物的核磁共振碳谱。
图5为实施例3的化合物的核磁共振氢谱。
图6为实施例3的化合物的核磁共振碳谱。
图7为实施例4的化合物的核磁共振氢谱。
图8为实施例4的化合物的核磁共振碳谱。
图9为实施例5的化合物的核磁共振氢谱。
图10为实施例5的化合物的核磁共振碳谱。
图11为实施例6的化合物的核磁共振氢谱。
图12为实施例6的化合物的核磁共振碳谱。
图13为实施例1的化合物的荧光强度测试图。
图14为实施例1的化合物的竞争实验测试图。
图15为实施例1的化合物对不同浓度的Ni2+的荧光性能测试图。
图16为实施例1的化合物的荧光强度随Ni2+摩尔分数变化的函数关系图。
图17为实施例1的化合物与Ni2+配位结构图。
图18为实施例1的化合物对HepG2的细胞存活率的测试图。
图19为实施例1的化合物的活细胞染色能力测试图。
图20为实施例1的化合物的选择性定位测试图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
实施例1
一种制备化合物的方法，包括以下步骤：
将31.04mg 3-溴异喹啉(0.15mmol)、21.45mg 2-甲基喹啉(0.15mmol)、36.38mg4-氯溴化苄(0.15mmol)、10.9mg碘化亚铜、15.52mg无水乙酸钠(0.075mmol)、1mL乙腈和水混合溶剂(6：1，v/v)混合均匀，在氮气保护、80℃下搅拌反应14小时，得到粗产物；粗产物经过柱层析提纯即得到化合物；该制备方法的产率为71％，化合物呈黄色油状。
所得的化合物的核磁共振氢谱如图1，核磁共振碳谱如图2所示，结构表征数据如下：
核磁共振氢谱数据：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.08(dd,J＝8.6,1.1Hz,1H),8.00(d,J＝8.4Hz,1H),7.82(dd,J＝8.1,1.4Hz,1H),7.76(ddd,J＝8.5,6.9,1.4Hz,1H),7.57(ddd,J＝8.1,6.8,1.2Hz,1H),7.26–7.21(m,3H),7.16(d,J＝7.6Hz,1H),7.13–7.09(m,2H),7.06(tt,J＝7.6,1.1Hz,1H),6.89(d,J＝8.4Hz,1H),6.77(dd,J＝7.7,1.2Hz,1H),5.43(d,J＝15.3Hz,1H),5.03(t,J＝6.6Hz,1H),3.89(d,J＝15.3Hz,1H),3.64(d,J＝19.1Hz,1H),3.51–3.42(m,2H),3.34(dd,J＝13.4,7.3Hz,1H)。
核磁共振碳谱数据：13C NMR(101MHz,CDCl3)δ169.64,157.40,147.94,136.39,135.46,135.02,133.13,131.93,129.86,129.26,129.00,128.74,127.72,127.67,127.55,126.87,126.54,126.45,125.63,122.42,61.06,47.76,44.50,37.19。
高分辨质谱(电喷雾电离质谱)：C26H22ClN2O[M+H]+的理论计算值：413.1415；测试数据：413.1422。
根据以上数据推定得到的化合物为2-(4-氯苄基)-1-(喹啉-2-基甲基)-1,4-二氢异喹啉-3(2H)-酮，具有如下结构式：
实施例2
一种制备化合物的方法，包括以下步骤：
将24.45mg 3-氯异喹啉(0.15mmol)、21.45mg 2-甲基喹啉(0.15mmol)、74.1mg 4-溴苄溴(0.3mmol)、1.22mg二氯(五甲基环戊二烯基)合铱(III)二聚体、24.45mg无水乙酸钠0.15mmol、1mL乙腈和水混合溶剂(6：1，v/v)混合均匀，在氮气保护、100℃下搅拌反应12小时，得到粗产物；粗产物经过柱层析提纯即得到化合物；该制备方法的产率为60％，化合物呈黄色油状。
所得的化合物的核磁共振氢谱如图3，核磁共振碳谱如图4所示，结构表征数据如下：
核磁共振氢谱数据：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.09(d,J＝8.5Hz,1H),8.01(d,J＝8.3Hz,1H),7.82(dd,J＝8.3,1.4Hz,1H),7.77(ddd,J＝8.5,6.9,1.4Hz,1H),7.57(ddd,J＝8.2,6.9,1.2Hz,1H),7.39–7.36(m,2H),7.24(td,J＝7.5,1.3Hz,1H),7.16(d,J＝7.6Hz,1H),7.06(dd,J＝11.4,8.0Hz,3H),6.89(d,J＝8.3Hz,1H),6.77(d,J＝7.6Hz,1H),5.41(d,J＝15.3Hz,1H),5.03(t,J＝6.6Hz,1H),3.88(d,J＝15.3Hz,1H),3.65(d,J＝19.0Hz,1H),3.52–3.43(m,2H),3.34(dd,J＝13.3,7.3Hz,1H)。
核磁共振碳谱数据：13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.7,157.4,136.5,136.0,135.0,131.9,131.7,129.9,129.6,128.9,127.8,127.7,127.6,126.9,126.6,126.5,125.6,122.4,121.3,61.1,47.8,44.4,37.2。
高分辨质谱(电喷雾电离质谱)：C26H22BrN2O[M+H]+的理论计算值：457.0910；测试数据：457.0914。
根据以上数据推定得到的化合物为2-(4-溴苄基)-1-(喹啉-2-基甲基)-1,4-二氢异喹啉-3(2H)-酮，具有如下结构式：
实施例3
一种制备化合物的方法，包括以下步骤：
将31.04mg 3-溴异喹啉(0.15mmol)、21.45mg 2-甲基喹啉(0.15mmol)、88.75mg4-碘苄溴(0.3mmol)、12.42碘化亚铜、31.04mg无水乙酸钠0.15mmol、3mL乙腈和水混合溶剂(8：1，v/v)混合均匀,在氮气保护、120℃下搅拌反应5小时，得到粗产物；粗产物经过柱层析提纯即得到化合物；该制备方法的产率为67％，化合物呈棕色固体，熔点为170-171℃。
所得的化合物的核磁共振氢谱如图5，核磁共振碳谱如图6所示，结构表征数据如下：
核磁共振氢谱数据：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.07(d,J＝8.4Hz,1H),8.00(d,J＝8.4Hz,1H),7.82(dd,J＝8.2,1.4Hz,1H),7.76(ddd,J＝8.4,6.8,1.5Hz,1H),7.57(dd,J＝8.3,6.5Hz,3H),7.24(td,J＝7.4,1.3Hz,1H),7.16(d,J＝7.6Hz,1H),7.07(t,J＝7.5Hz,1H),6.91(d,J＝8.0Hz,2H),6.88(d,J＝8.3Hz,1H),6.78(d,J＝7.5Hz,1H),5.40(d,J＝15.4Hz,1H),5.03(t,J＝6.6Hz,1H),3.86(d,J＝15.4Hz,1H),3.64(d,J＝19.1Hz,1H),3.51–3.42(m,2H),3.34(dd,J＝13.3,7.3Hz,1H)。
核磁共振碳谱数据：13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.7,157.4,147.9,137.6,136.7,136.4,135.0,131.9,129.9,129.8,129.0,127.7,127.7,127.6,126.9,126.6,126.5,125.6,122.4,92.8,61.1,47.9,44.5,37.2。
高分辨质谱(电喷雾电离质谱)：C26H22IN2O[M+H]+的理论计算值：505.0771；测试数据：505.0775。
根据以上数据推定得到的化合物为2-(4-碘苄基)-1-(喹啉-2-基甲基)-1,4-二氢异喹啉-3(2H)-酮，具有如下结构式：
实施例4
一种制备化合物的方法，包括以下步骤：
将62.09mg 3-溴异喹啉(0.3mmol)、64.38mg 2-甲基喹啉(0.45mmol)、127.48mg4-氰基苄溴(0.75mmol)、31.05mg碘化亚铜、93.14mg无水乙酸钠0.45mmol、3mL四氢呋喃和水混合溶剂(15：1，v/v)混合均匀，在氮气保护、60℃下搅拌反应24小时，得到粗产物；粗产物经过柱层析提纯即得到化合物；该制备方法的产率为60％，化合物呈棕色油状。
所得的化合物的核磁共振氢谱如图7，核磁共振碳谱如图8所示，结构表征数据如下：
核磁共振氢谱数据：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.06(d,J＝8.5Hz,1H),8.01(d,J＝8.3Hz,1H),7.82(dd,J＝8.2,1.4Hz,1H),7.77(ddd,J＝8.4,6.8,1.4Hz,1H),7.58(ddd,J＝8.1,6.8,1.1Hz,1H),7.53(d,J＝8.2Hz,2H),7.28–7.22(m,3H),7.19(d,J＝7.5Hz,1H),7.10(t,J＝7.5Hz,1H),6.89(d,J＝8.3Hz,1H),6.81(d,J＝7.5Hz,1H),5.44(d,J＝15.9Hz,1H),5.05(t,J＝6.6Hz,1H),4.02(d,J＝15.8Hz,1H),3.66(d,J＝19.2Hz,1H),3.55–3.43(m,2H),3.36(dd,J＝13.5,7.1Hz,1H)。
核磁共振碳谱数据：13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.8,157.2,147.9,142.6,136.5,134.9,132.4,131.8,130.0,128.9,128.2,127.9,127.7,127.7,126.9,126.7,126.6,125.6,122.4,118.8,111.1,61.7,48.5,44.6,37.2。
高分辨质谱(电喷雾电离质谱)：C27H22N3O[M+H]+的理论计算值：404.1757；测试数据：404.1762。
根据以上数据推定得到的化合物为4-((3-氧代-1-(喹啉-2-基甲基)-3,4-二氢异喹啉-2(1H)-基)甲基)苄腈，具有如下结构式：
实施例5
一种制备化合物的方法，包括以下步骤：
将31.04mg 3-溴异喹啉(0.15mmol)、21.45mg 2-甲基喹啉(0.15mmol)、41.40mg4-甲基苄溴(0.225mmol)、18.62mg碘化亚铜、24.83无水乙酸钠0.12mmol、1mL乙腈和水混合溶剂(6：1，v/v)混合均匀，在氮气保护、100℃下搅拌反应8小时，得到粗产物；粗产物经过柱层析提纯即得到化合物；该制备方法的产率为73％，化合物呈棕色油状。
所得的化合物的核磁共振氢谱如图9，核磁共振碳谱如图10所示，结构表征数据如下：
核磁共振氢谱数据：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.07(dd,J＝8.6,1.0Hz,1H),8.00(d,J＝8.4Hz,1H),7.81(dd,J＝8.1,1.4Hz,1H),7.75(ddd,J＝8.5,6.9,1.5Hz,1H),7.56(s,1H),7.22(dd,J＝7.5,1.3Hz,1H),7.14(dd,J＝7.6,1.4Hz,1H),7.08(s,4H),7.04(d,J＝1.2Hz,1H),6.89(d,J＝8.3Hz,1H),6.74(dd,J＝7.7,1.3Hz,1H),5.47(d,J＝15.1Hz,1H),5.03(d,J＝1.7Hz,1H),3.91(d,J＝15.1Hz,1H),3.63(d,J＝19.2Hz,1H),3.47–3.41(m,2H),3.36(d,J＝7.4Hz,1H),2.31(s,3H)。
核磁共振碳谱数据：13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.5,157.5,147.9,137.0,136.3,135.1,133.8,132.1,129.8,129.3,129.0,127.9,127.6,127.6,127.5,126.8,126.4,125.7,122.4,60.8,47.9,44.4,37.2,21.1。
高分辨质谱(电喷雾电离质谱)：C27H25N2O[M+H]+的理论计算值：393.1961；测试数据：393.1968。
根据以上数据推定得到的化合物为2-(4-甲基苄基)-1-(喹啉-2-基甲基)-1,4-二氢异喹啉-3(2H)-酮，具有如下结构式：
实施例6
一种制备化合物的方法，包括以下步骤：
将62.09mg 3-溴异喹啉(0.3mmol)、64.38mg 2-甲基喹啉(0.45mmol)、68.99mg 3,5-二甲氧基苄溴(0.3mmol)、21.73mg碘化亚铜、49.67mg无水乙酸钠0.24mmol、1.5mL乙腈和水混合溶剂(6：1，v/v)混合均匀，在氮气保护、100℃下搅拌反应12小时，得到粗产物；粗产物经过柱层析提纯即得到化合物；该制备方法的产率为66％，化合物呈棕色油状。
所得的化合物的核磁共振氢谱如图11，核磁共振碳谱如图12所示，结构表征数据如下：
核磁共振氢谱数据：1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.06(dd,J＝8.4,1.0Hz,1H),8.00(dd,J＝8.4,0.8Hz,1H),7.81(dd,J＝8.1,1.4Hz,1H),7.75(ddd,J＝8.4,6.9,1.5Hz,1H),7.57–7.53(m,1H),7.23(td,J＝7.5,1.3Hz,1H),7.15(d,J＝7.5Hz,1H),7.06(td,J＝7.4,1.1Hz,1H),6.90(d,J＝8.4Hz,1H),6.79(dd,J＝7.6,1.2Hz,1H),6.32(d,J＝2.3Hz,1H),6.30(d,J＝2.3Hz,2H),5.43(d,J＝15.3Hz,1H),5.06(s,1H),3.88(d,J＝15.3Hz,1H),3.66(s,6H),3.62(s,1H),3.50–3.43(m,2H),3.35(dd,J＝13.3,7.3Hz,1H)。
核磁共振碳谱数据：13C NMR(126MHz,CDCl3)δ169.6,160.9,157.5,148.0,139.3,136.3,135.2,132.1,129.8,129.1,127.6,127.5,126.8,126.4,126.4,125.7,122.4,105.5,99.6,61.1,55.2,48.4,44.4,37.3。
高分辨质谱(电喷雾电离质谱)：C28H27N2O3[M+H]+的理论计算值：439.2016；测试数据：439.2016。
根据以上数据推定得到的化合物为2-(3,5-二甲氧基苄基)-1-(喹啉-2-基甲基)-1,4-二氢异喹啉-3(2H)-酮，具有如下结构式：
性能测试：
对实施例1制备的化合物进行荧光性能测试。包括以下步骤：
步骤S1探针溶液配制：
配置浓度为100μM的化合物的甲醇溶液，作为探针溶液，常温保存。
步骤S2金属离子溶液配制：
所述金属离子包括：Mg2+、Fe2+、Cu+、Cu2+、Sn4+、Co2+、Mn2+、K+、Li+、Ba2+、Ca2+、Cd2+、Ni2 +、Fe3+、Al3+和Zn2+。以10mL蒸馏水为溶剂，分别独立配制成10-2mol/L金属离子盐酸盐溶液，保存备用。
(3)荧光性能测试：
组1：
待测液配制：取0.5mL配制的探针溶液和0.5mL配制的金属离子盐酸盐溶液，与4mLCH3OH-H2O(v：v＝1：1)溶液混合，得到该金属离子的待测液。
空白液配制：取0.5mL配制的探针溶液与2.5mL水和2mL甲醇溶液混合。
利用荧光光谱对待测液的荧光强度进行分析，分析结果如图13所示。
由图13可知，待测液中，当金属离子分别为Fe2+、Mg2+、Cu+、Cu2+、Sn4+、Mn2+、Co2+、Li+、K+、Ba2+、Cd2+、Ca2+、Hg2+、Al3+、Fe3+、Ni2+时，其荧光强度变化范围较小。仅Ni2+待测液的荧光强度出现明显的荧光衰减(各待测液统一标记为“镍离子化合物+M”，F0为空白液荧光，F为待测液荧光，测量在254nm波长处的紫外吸收，F与F0的比例作为强度变化。
组2：
为了进一步验证所述化合物对镍离子的专一检测性，进行了竞争实验。分别配置10μM的Fe2+、Mg2+、Cu+、Cu2+、Sn4+、Mn2+、Co2+、Li+、K+、Ba2+、Cd2+、Ca2+、Hg2+、Al3+、Fe3+溶液，混合上述离子溶液中的任一种与Ni2+溶液(10μM)于加入步骤S1所配制的探针溶液中，分别测试其它竞争离子对该镍离子化合物Ni2+选择性的影响。
测试结果如图14所示(各测试液统一标记为“镍离子化合物+M+Ni”)。可以看出，加入其它竞争离子前后，该镍离子化合物对Ni2+的检测几乎没有变化，说明设计的镍离子化合物探针对Ni2+具有很强的选择性，能满足实际应用需求。
组3：
在步骤S1配制的探针溶液中添加不同浓度的Ni2+，测试其荧光性能，以确定该镍离子化合物的Ni2+检测范围及检测限。
测试结果如图15所示，Ni2+浓度依次为5×10-9M、5×10-8M、5×10-6M、5×10-5M、6×10-5M、7×10-5M、3×10-4M、2×10-4M、1×10-4M，而荧光强度从上到下对应依次减弱，表明该化合物的荧光强度随着Ni2+浓度的增加逐渐减弱，当Ni2+浓度达到1×10-4M时，该化合物的荧光强度出现了大幅度的衰减。该化合物对Ni2+检测范围从0.005μM到20μM，其检测限为5×10-9M，表明该化合物对Ni2+的检测能力较好，具有较高的实际应用价值。
组4：
为了进一步确认探针与金属离子之间的作用机理，我们利用Job’s plot(工作曲线法)进行了初步分析。具体操作方法如下：在保证总浓度恒定的情况下(10μM)，测试探针和金属离子不同摩尔比时在426nm的荧光发射光谱，并根据结果绘制荧光强度随Ni2+摩尔分数变化的函数关系图，如图16所示。
由图16可知，当镍离子的摩尔分数达到0.51时，出现一处拐点，说明镍离子与探针之间是以1：1的关系进行配位的。根据以上结果，我们推测一个可能的配位结构(图17中所示的结构式)。
选用MTT(噻唑蓝)法来评价探针的毒性，首先对HepG2 Cells(人体宫颈癌细胞，市购)进行培养，选用的媒介是含有10％牛胎儿血清、青霉素、链霉素、左旋谷酰胺和二性霉素B的细胞培养基。将HepG2以大约1000的密度种植在96孔板中72h，然后将存活的细胞在37℃，95％空气和5％二氧化碳的条件下分别进行12h、24h和48h的培养。
选用实施例1制备的化合物，以DMSO(二甲基亚砜)为溶剂，配置成浓度为1mM的化合物溶液，再用培养液稀释到10μM，在37℃，95％空气和5％二氧化碳的条件下保持5min。不同浓度的探针对HepG2在37℃时的细胞存活率的影响如图18所示。
显而易见，随着探针浓度的增加，并没有明显的细胞毒性响应(细胞存活率≥90％)。这说明探针在实际应用的条件下(培养时间为15min，探针浓度为10μM)，对荧光细胞成像显示了较低的毒性。
接下来，通过倒置荧光显微镜检查探针的活细胞染色能力。选择激发波长为426nm时，在37℃下用10μM实施例1制备的探针溶液对Hela细胞染色15分钟，观察到的细胞内荧光情况如图19所示，19A为黑暗环境下；19B为光亮环境下，19C为B和C的叠加图像，通过三幅图比较可以的出得出：亮场实验表明在整个成像过程中，细胞是真实存在的。因此，我们初步估计荧光信号是位于线粒体区域内的。
为了验证化合物对细胞定位的精准度，商品化的线粒体指示剂(Mito TrackerDeep Red)研究了共定位成像实验(λex＝579nm，λem＝599nm)。混合实施例1制备的化合物/PBS(pH＝7.4)，得10μM的探针溶液，经培养后，用PBS洗3次，用10μM Mito-Tracker培养5分钟，除去过量的复合物。如图20所示，A为经过联苯处理的HepG2细胞；B为与Mito-Tracker共染色，从图中观察到探针和Mito-Tracker的图像明显重叠，这说明探针在线粒体中是有选择性定位的。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种化合物，其特征在于：包括以下结构式：
其中，R1、R2和R3分别独立选自H、F、Cl、Br、I、氰基、烷基和烷氧基中的至少一种。
2.一种制备如权利要求1所述的一种化合物的方法，其特征在于：包括以下步骤：
混合3-卤异喹啉、2-甲基喹啉、烷基卤化物、催化剂和碱性化合物，经加热反应，得到所述化合物。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述3-卤异喹啉包括3-氯异喹啉和3-溴异喹啉中的至少一种；所述3-卤异喹啉与所述碱性化合物的摩尔比为0.5-1.5：1-2。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述2-甲基喹啉、烷基卤化物和3-卤异喹啉的摩尔比为1-6：1-10：1-4，优选为1-3：1-5：1-2。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述催化剂包括铜盐、钴盐、铁盐、钯盐、钌配合物或铱配合物中的至少一种；优选为醋酸铜、三氟甲磺酸铜、硫酸铜、氯化铜、氯化亚铜、碘化亚铜、氯化铁、醋酸钴、氯化钴、醋酸钯、十二羰基三钌、二氯(五甲基环戊二烯基)合铱(III)二聚体中的至少一种。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述碱性化合物包括无水乙酸钠、甲醇钠、氢氧化钠、叔丁醇钠、碳酸钾、碳酸氢钾、碳酸铯中的至少一种。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述加热反应的温度为60℃-120℃。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：反应过程在溶剂中进行，所述溶剂包括乙醇、叔戊醇、异丙醇、四氢呋喃、乙腈、1,4-二氧六环、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、甲苯、对二甲苯、水中的至少一种。
9.如权利要求1所述的一种化合物在荧光探针中的应用。
10.如权利要求1所述的一种化合物在镍离子检测中的应用。
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