一种检测氰根离子和次氯酸的荧光探针及其制备和应用制造技术

公开了一种检测氰根离子和次氯酸的荧光探针及其制备和应用。本发明专利技术的探针它是以苯肼‑4‑磺酸与甲基异丙基酮为原料，通过Fischer反应等合成N‑乙基‑2,3,3‑三甲基吲哚‑5‑磺酸钾；通过Vilsmeier‑Haack反应合成缩合剂；缩合剂与N‑乙基‑2,3,3‑三甲基吲哚‑5‑磺酸钾进行Knoevenagel Condensation反应然后再与N‑苯基‑3‑咔唑硼酸通过Suzuki偶联反应来获得的。本发明专利技术的探针为近红外探针，该探针对氰根离子和次氯酸具有高选择性、高灵敏性和快速响应等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种检测氰根离子和次氯酸的荧光探针及其制备和应用
本专利技术属于化学分析检测
，具体涉及一种检测氰根离子和次氯酸的荧光探针及其制备和应用方法。
技术介绍
氰化物在工业生产中起着非常重要的作用，广泛应用于金矿开采，电镀，树脂及纤维合成等领域。然而，氰化物是剧毒物，其致死量为0.5-3.5mg/kg。氰化物可以通过肺、皮肤、受污染的食物和受污染的饮用水摄入体内。氰根离子能抑制哺乳动物中的细胞呼吸，并且通过抑制中枢神经系统而导致死亡。根据世界卫生组织(WHO)，饮用水中允许的最高氰化物浓度为1.9μM。因此，氰根离子检测具有重要意义。次氯酸在日常生活中被广泛用作消毒剂、抗菌剂和漂白剂。同时，次氯酸也是一种重要的活性氧物种(ROS)，在各种生理和病理过程中起到重要作用。但是，过量的次氯酸对人体有危害，会导致多种疾病，如关节炎、神经性退行疾病、心血管疾病以及癌症。因此，次氯酸检测具有重要意义。至今，已经开发出了许多检测氰根离子和次氯酸的方法。其中包括原子吸收光谱法，电化学分析法等。但是这些方法存在着诸如费用昂贵，样品制备复杂，测试时间长等缺点。有机荧光探针因为具备快速检测、操作简单和高灵敏度等优点而备受广大科研工作者关注。近年来，各种检测氰根离子和次氯酸的荧光探针应运而生，这些探针面临高选择性、高灵敏性、快速响应和良好水溶性的挑战。总体来说，目前针对单一氰根离子和单一次氯酸的探针相对较多，但是缺少一种能够同时快速、高效地检测氰根离子和次氯酸的探针。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种易于制备、低成本、快速检测、性能稳定的化学荧光探针，并提供该探针的合成方法，还在此基础上开发出一种同时高选择性和高灵敏度检测氰根离子和次氯酸的方法。本专利技术的特点是采用经典的近红外染料——七甲川吲哚菁衍生物为荧光基团和识别基团，利用氰根离子的亲核性和次氯酸的氧化性设计了咔唑修饰的新型七甲川吲哚菁衍生物探针Cz-Cy7，该探针能同时快速高效识别氰根离子和次氯酸。为实现上述目的，本专利技术提供的技术方案如下：根据本专利技术的第一个实施方案，提供具有通式(I)的化合物：根据本专利技术的第二个实施方案，提供上述化合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：1)以苯肼-4-磺酸、甲基异丙基酮、溴乙烷为原料，通过Fischer反应和烷基化反应合成具有通式(II)的N-乙基-2,3,3-三甲基吲哚-5-磺酸钾，标记为“吲哚衍生物”；反应如下：2)以环己酮和三氯氧磷为原料，二氯甲烷为溶剂，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂和反应试剂，通过Vilsmeier-Haack甲酰化反应合成具有以下通式(III)的缩合剂：3)将步骤1)合成的具有通式(II)的吲哚衍生物与步骤2)合成的具有通式(III)的缩合剂进行KnoevenagelCondensation反应，获得具有以下通式(IV)的缩合产物(M1)：4)将步骤3)获得的具有通式(IV)的缩合产物(M1)与N-苯基-3-咔唑硼酸(B)通过Suzuki偶联反应来获得具有通式(I)的目标探针化合物：优选的是，在上述制备方法中，步骤1)是如下进行的：在反应器中加入乙酸、苯肼-4-磺酸和甲基异丙基酮，进行回流反应(优选在惰性气体的保护下回流反应3-15小时)；然后加入氢氧化钾的有机醇饱和溶液(例如异丙醇饱和溶液：将氢氧化钾溶于异丙醇中所制成的饱和氢氧化钾异丙醇溶液)；再加入溴乙烷和乙腈，进行回流反应(优选在惰性气体的保护下回流反应5-48小时)；冷却至室温后，抽滤，洗涤(优选采用乙醚洗涤)，干燥(优选采用真空干燥)后得到具有通式(II)的N-乙基-2,3,3-三甲基吲哚-5-磺酸钾，标记为“吲哚衍生物”。作为优选，苯肼-4-磺酸和甲基异丙基酮的摩尔比为1:2-5，优选为1:3-4,更为优选为1:3.5-3.8；。作为优选，苯肼-4-磺酸和溴乙烷的摩尔比为1:1-3，优选为1:1.2-2.5，更优选为1:1.5-2。优选的是，在上述制备方法中，步骤1)是如下进行的：在反应器中加入乙酸、苯肼-4-磺酸和甲基异丙基酮，在惰性气体的保护下进行回流(例如3-15小时)；将反应混合物冷却，然后滴加到不良溶剂或沉淀用溶剂(例如乙酸乙酯)中，有粉红色固体析出；然后将反应混合物进行抽滤，固体物用溶剂(例如乙醚)洗涤，干燥；将干燥后的粉红色粉末用有机溶剂(例如甲醇或乙醇)溶解而获得化合物(A)的溶液(例如化合物(A)的甲醇溶液或乙醇溶液)，然后向化合物(A)的溶液中滴加氢氧化钾的有机醇饱和溶液(例如异丙醇饱和溶液：将氢氧化钾溶于异丙醇中所制成的饱和氢氧化钾异丙醇溶液)，析出黄色固体物，离心分离，并用溶剂(例如乙醚)洗涤和干燥，获得相应的钾盐；然后在另一个反应器中加入上述钾盐、有机溶剂(例如乙腈)和溴乙烷，在惰性气体(例如氮气)保护下回流(例如10-40小时，如24小时)，有红色的固体物析出；冷却至室温后，反应混合物进行抽滤，固体物用溶剂(例如乙醚)洗涤，干燥，获得通式(II)的化合物。更优选的是，步骤1)是如下进行的：向单口瓶中，依次加入乙酸、苯肼-4-磺酸和甲基异丙基酮，在惰性气体(例如氮气)保护下回流(例如3-12小时，如8小时)，此时溶液变成暗红色；冷却至室温后，将反应液缓慢滴入乙酸乙酯中，溶液中有粉红色固体析出；然后抽滤，并用乙醚洗涤多次，最后真空干燥；将上述干燥后的粉红色粉末用甲醇溶解，将氢氧化钾溶于异丙醇中制成饱和溶液，然后向甲醇溶液中滴加氢氧化钾的异丙醇饱和溶液，得到黄色固体，离心分离，并用乙醚洗涤(例如3-4次)，真空干燥；另取一个单口瓶，向瓶中依次加入上述黄色固体、乙腈和溴乙烷，在惰性气体(例如氮气)保护下回流(例如10-40小时，如24小时)，有红色的固体析出；冷却至室温后，抽滤，并用乙醚洗涤，真空干燥，获得通式(II)的化合物。优选的是，在上述制备方法中，其中步骤2)是如下进行的：向反应器中加入DMF，在冷却下(例如在0℃冰浴的冷却下)加入三氯氧磷和二氯甲烷，反应(优选为在室温下反应0.2-6小时)，加入环己酮，回流反应(优选为加热回流反应1-12小时)；待反应冷却后(优选为冷却至室温后)，将反应混合液滴入冰水中，搅拌(优选为搅拌6-48小时)，抽滤，干燥(优选为真空干燥)，得到具有通式(III)的缩合剂。作为优选，环己酮:三氯氧磷:DMF的摩尔比为1:1-5:2-8，优选为1:1.5-4.5:2.5-7，更优选为1:2-4:3-6。优选的是，在上述制备方法中，其中步骤2)是如下进行的：在反应器中加入有机溶剂(例如DMF)，在冷却下(例如在0℃冰浴的冷却下)缓慢滴加三氯氧磷和二氯甲烷的混合溶液，然后将混合溶液升温(例如升至室温)后进行反应(例如0.5-3小时，如1或2小时)，再向混合溶液中缓慢滴加环己酮；在环己酮滴加完后，加热回流(例如2-6小时)，此时混合溶液变成橙红色，将反应混合溶液降温(例如降温至室温)后，将混合溶液滴加到碎冰中，搅拌(例如搅拌过夜)，抽滤，干燥(例如真空干燥)，获得通式(III)的缩合剂。优选的是，步骤2)是如下进行的：向三口瓶中加入DMF，在0℃冰浴下缓慢滴加三氯氧磷和二氯甲烷的混合溶液；撤去冰浴，混合溶液在室温下反应(例如0.5-3小时，如1或2小时)，再向混合溶液中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.具有通式(I)的化合物：

【技术特征摘要】
1.具有通式(I)的化合物：2.根据权利要求1所述的化合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：1)以苯肼-4-磺酸、甲基异丙基酮、溴乙烷为原料，通过Fischer反应和烷基化反应合成具有通式(II)的N-乙基-2,3,3-三甲基吲哚-5-磺酸钾，标记为“吲哚衍生物”；反应如下：2)以环己酮和三氯氧磷为原料，二氯甲烷为溶剂，N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂和反应试剂，通过Vilsmeier-Haack甲酰化反应合成具有以下通式(III)的缩合剂：3)将步骤1)合成的具有通式(II)的吲哚衍生物与步骤2)合成的具有通式(III)的缩合剂进行KnoevenagelCondensation反应，获得具有以下通式(IV)的缩合产物(M1)：4)将步骤3)获得的通式(IV)的缩合产物(M1)与N-苯基-3-咔唑硼酸(B)通过Suzuki偶联反应来获得具有通式(I)的目标探针化合物：3.根据权利要求2所述的方法，其中步骤1)是如下进行的：在反应器中加入乙酸、苯肼-4-磺酸和甲基异丙基酮，进行回流反应(优选在惰性气体的保护下回流反应3-15小时)；然后加入氢氧化钾的有机醇饱和溶液(例如异丙醇饱和溶液：将氢氧化钾溶于异丙醇中所制成的饱和氢氧化钾异丙醇溶液)；再加入溴乙烷和乙腈，进行回流反应(优选在惰性气体的保护下回流反应5-48小时)；冷却至室温后，抽滤，洗涤(优选采用乙醚洗涤)，干燥(优选采用真空干燥)后得到具有通式(II)的N-乙基-2,3,3-三甲基吲哚-5-磺酸钾，标记为“吲哚衍生物”；作为优选，苯肼-4-磺酸和甲基异丙基酮的摩尔比为1:2-5，优选为1:3-4,更优选为1:3.5-3.8；苯肼-4-磺酸和溴乙烷的摩尔比为1:1-3，优选为1:1.2-2.5，更优选为1:1.5-2。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中步骤2)是如下进行的：向反应器中加入DMF，在冷却下(例如在0℃冰浴的冷却下)加入三氯氧磷和二氯甲烷，反应(优选为在室温下反应0.2-6小时)，加入环己酮，回流反应(优选为加热回流反应1-12小时)；待反应冷却后(优选为冷却至室温后)，将反应混合液滴入冰水中，搅拌(优选为搅拌6-48小时)，抽滤，干燥(优选为真空干燥)，得到具有通式(III)的缩合剂；作为优选，环己酮:三氯氧磷:DMF的摩尔比为1:1-5:2-8，优选为1:1.5-4.5:2.5-7，更优选为1:2-4:3-6。5.根据权利要求2或3或4所述的方法，其中步骤3)是如下进行的：在反应器中加入步骤1)合成的具有通式(II)的吲哚衍生物、步骤2)合成的具有通式(III)的缩合剂、醋酸钠和乙酸酐，回流反应(优选为在氮气保护下回流反应6-24小时)；冷却(优选为冷却至室温)，分离(优选采用在乙醚中沉降并经柱层析分离提纯)，得到具有以下通式(IV)的缩合产物(M1)；作为优选，步骤1)合成的具有通式(II)的吲哚衍生物和步骤2)合成的具有通式(III)的缩合剂的摩尔比为1-10:1，优选为2-8:1，更优选为3-5:1.。6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其中步骤4)是如下进行的：向反应器中加入步骤3)获得的通式(IV)的缩合产物(M1)、N-苯基-3-咔唑硼酸(B)、钯催化剂、碳酸钾和溶剂，回流反应(优选为在氮气保护下反应12-48小时)；冷却(优选为冷却至室温)，除去混合溶剂并经柱层析分离提纯得到通式(I)的目标探针化合物；作为优选，步骤3)获得的通式(IV)的缩合产物(M1)和N-苯基-3-咔唑硼酸(B)的摩尔比为1:0.8-5，优选为1:1-4，更优选为1:1.2-3；所属溶剂为乙醇和水的混合液，作为优选，乙醇与水的体积比为2-10:1...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘益江，潘华，刘书智，欧志鹏，陈红飙，黎华明，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43