一种检测钯离子的荧光探针及其合成方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种检测钯离子的荧光探针：

【技术实现步骤摘要】
一种检测钯离子的荧光探针及其合成方法和应用
本专利技术属于有机小分子荧光探针领域，具体涉及一种基于罗丹明染料检测钯离子的比率型荧光探针及其合成方法。
技术介绍
重金属在物理、化学和环境等科学中发挥着重要的作用，其中，钯金属由于其特殊的物理化学性质已被广泛应用在各个行业。然而，钯的大量使用会造成其在环境中的残留，引起环境重金属污染问题和人们的健康问题。因此，钯离子的检测尤为重要。经研究证实，体内钯离子与氨基酸、蛋白质、DNA和维生素B6等生物大分子结合后发生作用，扰乱细胞正常的信号传导与生理活动等过程。宏观症状表现为增大哮喘、脱发、流产、恶心和其它严重的身体疾病的机率。对于易受感染的人群，即使在受到很低的钯离子入侵下也会引起严重的过敏反应。因此构建高效、高选择性、高灵敏性和短时间响应定量检测钯的方法是人们目前亟待解决的问题。荧光探针具有选择性好、灵敏度高、对设备依赖小、操作简单和检测限低等优点，可以实现活体水平上在线无损原位的检测。自从20世纪80年代初Tsien报道了钙离子荧光探针的工作后，荧光探针得到快速的发展，日益成为现代生命科学、疾病早期诊断和临床治疗等领域不可缺少的研究工具。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种基于罗丹明染料检测钯离子的比率型荧光探针，该探针选择性好和灵敏度高，响应速度快。本专利技术的另一目的是提供一种上述荧光探针的合成方法，原料易得、合成步骤简单。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案。一种检测钯离子的荧光探针，其结构式如式（I）所示：式（I）。一种上述荧光探针的合成方法，包括以下步骤：（1）氮气保护下，化合物1和化合物2在甲基磺酸中90℃加热回流，分离纯化得到化合物1-1：；（2）化合物1-1与水合肼在乙醇中加热回流至反应完全，分离纯化得化合物1-2：；（3）在三乙胺存在下，化合物1-2与化合物3在DCM（二氯甲烷）中常温反应，分离纯化得化合物1-3：；（4）氮气保护下，化合物1-3和化合物4在无水乙醇中，80℃加热回流反应，分离纯化得到荧光探针：。步骤（1）中，反应时间为16-24小时。步骤（1）中，分离纯化步骤为反应液倒入冰水中，抽滤、干燥，固体以甲醇：二氯甲烷=1:20（v/v）为淋洗液过硅胶层析柱。步骤（2）中，所述反应时间为3-5h。步骤（2）中，反应完全的标准为反应液在365nm紫外灯下无红色荧光。步骤（3）中，反应时间为20-60min。步骤（2）和（3）中，分离纯化步骤为去除溶剂的粗产品以甲醇：二氯甲烷=1:30（v/v）为淋洗液过硅胶层析柱。步骤（4）中，反应时间为16-24小时。步骤（4）中，分离纯化步骤为去除溶剂的粗产品以甲醇：二氯甲烷=1:40（v/v）为淋洗液过硅胶层析柱。一种上述荧光探针在检测生物体中钯离子的应用。该荧光探针可以应用于溶液或生物细胞体系中钯离子浓度的定量检测。探针对金属离子的响应机制主要分为两类，一类是配位型，一类是反应型。本专利技术的探针中的羰基O与钯离子发生共轭，导致罗丹明螺内酰胺的螯合诱导的开环，产生荧光发射红移。原本探针可发出蓝色荧光，探针与钯离子配位后的化合物发出红色荧光增强，表现为加入钯离子后体系的蓝色荧光减弱，红色荧光增强：。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述的检测钯离子的荧光探针高灵敏性，干扰性小；检测时，用肉眼就可以观察到溶液颜色的变化，伴随着紫外灯下同样可以观察到荧光颜色变化，是一种具有生色传感功能的荧光探针。本专利技术所述荧光探针的合成步骤少，后处理过程相对简单。基于该荧光探针的特异性且显著的颜色变化，该探针可进行实时定性及定量的检测，在生物分子检测领域具有广阔的应用前景。附图说明图1是荧光探针的1HNMR图谱；图2是荧光探针在加入钯离子前后的荧光光谱；图3是荧光探针对不同浓度钯离子的I594/I472荧光比值；图4是荧光探针对不同离子和分子的选择性柱状图；图5是荧光探针检测细胞中钯离子的成像图。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受下述实施例的限制。实施例1荧光探针的合成（1）化合物1-1的合成：分别称取化合物1（500mg,1.59mmol,1eq），化合物2（282mg,1.59mmol,1eq）溶于3mL甲基磺酸中，搅拌，加热回流。温度90℃，氮气保护反应24小时，冷却至室温，将反应液倒入冰水中，抽滤，真空干燥，以甲醇：二氯甲烷=1:20（v/v）为淋洗液过柱色谱进行分离纯化得到化合物1-1，称重，产率为70%：；（2）化合物1-2的合成：化合物1-1（900mg,1.97mmol,1eq）溶于10mL乙醇中，然后逐滴滴加水合肼2mL，加热回流，用TCL板检测反应完全后，减压旋干溶剂得粗产品，并以甲醇：二氯甲烷=1:30（v/v）为淋洗液过硅胶柱进行分离，得到化合物1-2。称重，产率为87%：；（3）化合物1-3的合成：将化合物1-2（200mg,0.426mg,1eq）溶于8mLDCM（二氯甲烷）中，搅拌，然后加入化合物3（194mg,0.638mmol,1.5eq），反应滴加2滴三乙胺，常温反应半小时，减压旋干溶剂，得粗产品，以甲醇：二氯甲烷=1:30（v/v）为淋洗液过柱色谱分离得到化合物1-3，产率为69%：；（4）荧光探针的合成：将化合物1-3（70mg,0.1mmol,1eq）和化合物4（21mg,0.1mmol,1eq）溶于3mL无水乙醇中，氮气保护，加热回流反应24h，反应完全后，减压旋干溶剂，得粗产品以甲醇：二氯甲烷=1:40（v/v）为淋洗液过柱色谱分离得到荧光探针：。实施例2荧光探针随钯离子浓度的增加荧光谱图的变化取实施例1制备的钯离子荧光探针溶于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，制成1mmol/L储备液。从储备液中取出20μL加入到4mL的离心管当中，加入不同当量（0-15eq）的钯离子标准溶液，用PBS缓冲溶液（0.1mol/L，pH=7.5）与乙醇体积比为1:1的溶液稀释至2mL，进行荧光扫描（激发波长为400nm）。荧光光谱如图2所示。由图2可见，由于钯离子加入，荧光强度在472nm处荧光逐渐减弱，在594nm处荧光增强，荧光强度呈现一定的比例。以I594/I472为纵坐标，以1-15当量的钯离子作横坐标作图，如图3所示。由图3可见，随着钯离子的浓度增加，I594/I472呈线性相关。因此，该探针为比率型探针。实施例3荧光探针对不同分子或离子的选择性从实施例2中荧光探针储备液中取出20μL加入到4mL的离心管当中，分别加入等摩尔量的竞争分子标准溶液，其中一个加入等摩尔量的钯离子标准溶液，10min后检测溶液的594nm处荧光发射强度，如图4所示，其中1-15分别为：1.Mg2+;2.Fe3+;3.Mn2+;4.Cr2+;5.S2O32-;6.Ag2+;7.Cd2+;8.Cu2+;9.Ni2+;10.NH4+;11.Al3+;12.Cys;13.Co2+;14.HSO3-;15.空白。可以发现，其他离子对化合物的荧光几乎没有影响，而钯离子溶液的加入使化合物的荧光显著变化。该探针能够抗多种物质的干扰，特异性强。实施例4荧光探针对钯离子的可视化检测从实施例2中荧光探针储备液中分别取20μL加入到2个4mL的样品管当中，再分别加入10摩尔量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测钯离子的荧光探针，其结构式如式（I）所示：

【技术特征摘要】
1.一种检测钯离子的荧光探针，其结构式如式（I）所示：式（I）。2.一种如权利要求1所述的荧光探针的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）氮气保护下，化合物1和化合物2在甲基磺酸中90℃加热回流，分离纯化得到化合物1-1：；（2）化合物1-1与水合肼在乙醇中加热回流至反应完全，分离纯化得化合物1-2：；（3）在三乙胺存在下，化合物1-2与化合物3在DCM（二氯甲烷）中常温反应，分离纯化得化合物1-3：；（4）氮气保护下，化合物1-3和化合物4在无水乙醇中，80℃加热回流反应，分离纯化得到荧光探针：。3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤（1）中，反应时间为16-24小时；步骤（2）中，所述反应时间为3-5h；步...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟英，王利，李子红，代礼旋，任明光，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37