一种双荧光团锌离子荧光探针化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种双荧光团锌离子荧光探针化合物及其制备方法。所述化合物的制备方法为：将荧光素溶于有机溶剂与水合肼反应，得到荧光素酰肼；将丙二腈、异佛尔酮溶于有机溶剂与哌啶、乙酸、乙酸酐、对羟基苯甲醛反应，将产物溶于三氟乙酸与乌洛托品反应，得到(E)‑2‑(3‑(3‑甲酰基‑4‑羟基)乙烯基)‑5,5‑二甲基环己‑2‑烯‑1‑亚基)丙二腈，将其与荧光素酰肼加入有机溶剂反应得到所述双荧光团锌离子荧光探针化合物(式Ⅰ)。本发明专利技术的荧光探针化合物灵敏度高、选择性好，可广泛用于锌离子的检测。

A Double Fluorescent Group Zinc Ion Fluorescence Probe Compound and Its Preparation and Application

The invention discloses a double fluorescent group zinc ion fluorescent probe compound and a preparation method thereof. The preparation method of the compound is as follows: fluorescein is dissolved in organic solvents and reacts with hydrazine hydrate to obtain fluorescein hydrazide; malonitrile and isophorone are dissolved in organic solvents and react with piperidine, acetic acid, acetic anhydride and p-hydroxybenzaldehyde, and the product is dissolved in trifluoroacetic acid and Urotropine to obtain (E) (3 (3 formyl 4 hydroxy) vinyl) 5,5 dimethyl ring. The double fluorescent group zinc ion fluorescence probe compound (Form I) is prepared by adding hexane 2 ene 1 subunit malonatrile to fluorescein hydrazide and reacting with fluorescein hydrazide in organic solvent. The fluorescent probe compound of the invention has high sensitivity and good selectivity, and can be widely used for the detection of zinc ions.

【技术实现步骤摘要】
一种双荧光团锌离子荧光探针化合物及其制备方法和应用
本专利技术属于金属离子检测的荧光探针
，具体涉及一种双荧光团锌离子荧光探针化合物及其制备方法和应用。
技术介绍
锌离子(Zn+)作为人体必不可少的微量元素，在许多生物过程中起着重要的作用，包括蛋白质的合成，神经信号传导，酶调节和基因表达。缺锌会导致新陈代谢不平衡，这是许多严重疾病的原因，如低血糖，阿尔兹海默症，癫痫，缺血性中风和婴儿腹泻等。另一方面，胰岛中含有的相对高浓度锌离子在胰岛素的合成储存和分泌中起到关键作用。此外，锌是一种农业和食品废弃物，在环境中，过量浓缩的锌可能会减少土壤中微生物活动，导致植物毒性作用和其他问题。因此迫切需要建立一种高效简便、快捷灵敏的检测手段，以对锌离子进行识别和定量检测。目前常用的检测锌离子的方法包括原子吸收/发射光谱法、电感耦合等离子质谱法、电化学方法及化学发光法等，但这些方法在实际使用中仍存在诸多弊端，如仪器昂贵、操作复杂、灵敏度低，耗时，不能实时检测等。近年来，分子荧光探针由于具有测试速度快、灵敏度高、设备简单，价格低廉、“裸眼”可视检测，分子结构易于修饰等优点，其研究与应用日益受到关注。尽管如此，许多已报道的锌离子荧光探针仍存在水溶性差、合成步骤复杂、选择性差、测试条件苛刻等问题。荧光素染料是一种很好的荧光物质，在特定波长的激发光线的作用下能产生非常强烈的荧光，其消光系数很高，在水中荧光量子产率很高，而且具有成本低，无毒等优点。二氰基异佛尔酮衍生物具有一些优良的性质，包括大的斯托克斯位移，良好的荧光稳定性，发射波长在近红外区域。因此，设计合成结构稳定、选择性好、灵敏度高、能够在水相体系中的可检测锌离子的荧光探针具有重要的意义和研究价值。目前尚未发现荧光素染料和二氰基异佛尔酮衍生物复合锌离子荧光探针化合物。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的问题和不足，提供一种双荧光团锌离子荧光探针化合物。为了达到上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种双荧光团锌离子荧光探针化合物，具有如下结构通式Ⅰ：本专利技术的目的之二是提供一种双荧光团锌离子荧光探针化合物的制备方法。其合成路线如下所示：其中，式Ⅱ中间体为荧光素酰肼，式Ⅲ中间体为(E)-2-(3-(3-甲酰基-4-羟基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈，式Ⅳ中间体为(E)-2-(3-(4-羟基苯乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈，式Ⅰ化合物即为本专利技术所述双荧光团锌离子荧光探针化合物。更为具体的技术方案如下：一种双荧光团锌离子荧光探针化合物的制备方法，包括以下步骤：(1)制备式Ⅱ中间体(荧光素酰肼)将荧光素溶于有机溶剂中，预热10～30min后,加入水合肼，78～80℃回流反应12～15h，冷却，40～45℃蒸除有机溶剂，用冷乙醇和水重结晶，过滤，用冷乙醇洗固体3～5遍，得到式Ⅱ中间体。(2)制备式Ⅲ中间体((E)-2-(3-(3-甲酰基-4-羟基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈)将丙二腈，异佛尔酮溶于有机溶剂中，加入哌啶、乙酸、乙酸酐，室温搅拌1～2h后，在80～85℃下继续搅拌1～2h，然后在氮气气氛下加入对羟基苯甲醛，在80～85℃下搅拌1～2h，趁热将反应物倒入浓硫酸体积含量为3.0-3.5％的水溶液中，搅拌，抽滤，并用水洗涤固体6～8次，得到的固体用乙腈重结晶，得到式Ⅳ中间体。将所述式Ⅳ中间体溶于三氟乙酸后加入乌洛托品，在72～74℃下回流搅拌3～4h,然后冷却至室温，将反应物倒入冰水混合物中，抽滤，并用水洗涤固体3～4次，将得到的固体在45～50℃烘干，使用洗脱剂乙酸乙酯/石油醚进行柱层分离得到式Ⅱ中间体。(3)制备双荧光团锌离子荧光探针化合物将步骤(1)中的式Ⅱ中间体，步骤(2)中的式Ⅲ中间体加入到有机溶剂后，78～80℃回流12～15h，将反应物冷却至室温，过滤，用乙醇冲洗固体3～5遍，45～55℃烘干，得到黄色固体，即所述双荧光团锌离子荧光探针化合物。优选地，步骤(1)、(3)中所述有机溶剂为乙醇，步骤(2)中所述有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。优选地，步骤(1)所述荧光素、水合肼的摩尔比为1∶10～12。优选地，步骤(1)所述重结晶用冷乙醇与水的体积比为V冷乙醇:V水＝1∶5～7。优选地，步骤(2)中所述丙二腈、异佛尔酮、哌啶、乙酸、乙酸酐、对羟基苯甲醛的摩尔比为1∶1～1.2∶0.13～0.16∶0.017～0.024∶0.006～0.009∶1～1.3。优选地，步骤(2)所述Ⅳ中间体、三氟乙酸、乌洛托品的摩尔比为1∶60～70∶0.97～1.16。优选地，步骤(2)所述洗脱剂的体积比为V乙酸乙酯:V石油醚＝1～10∶15。优选地，步骤(3)所述式Ⅱ中间体、式Ⅲ中间体的摩尔比为1∶1～1.2本专利技术的目的之三是提供上述双荧光团锌离子荧光探针化合物作为锌离子荧光探针的检测物质。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以荧光素和二氰基异佛尔酮为荧光基团，水合肼为连接基团，合成了一种基于荧光素和二氰基异佛尔酮锌离子(Zn2+)荧光探针化合物，该方法合成步骤简单，原料易得，所得产品为固体粉末，易于存储；所制备的锌离子荧光探针化合物对锌离子选择性高，与锌离子反应速度快，检测灵敏度高。附图说明图1为实施例2中双荧光团锌离子荧光探针化合物检测锌离子的紫外吸收光谱曲线变化图。图2为实施例2中双荧光团锌离子荧光探针化合物随锌离子浓度变化荧光光谱曲线变化图。图3为实施例2中双荧光团锌离子荧光探针化合物与锌离子反应的荧光增量对锌离子浓度的工作曲线。图4为实施例2中双荧光团锌离子荧光探针化合物对锌离子的选择性响应荧光光谱图。图5为实施例2中双荧光团锌离子荧光探针化合物在不同干扰金属离子存在的情况下与锌离子反应后的荧光强度变化柱状图。图6为实施例2中双荧光团锌离子荧光探针化合物的1HNMR图。图7为实施例2中双荧光团锌离子荧光探针化合物的13CNMR图具体实施方式:为了更好地理解本专利技术的实质，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的阐述。实施例中所采用的试剂均为市售分析纯或化学纯。实施例1(1)制备荧光素酰肼(式Ⅱ中间体)向100mL圆底烧瓶中加入乙醇(30mL)、荧光素(2g,6mmol)，预热20min后，加入水合肼(3.1mL,60mmol)、在78～80℃下回流反应12～15h，50℃下蒸除乙醇，用冷乙醇与去离子水重结晶(体积比为V冷乙醇:V水＝50∶300)，过滤，50℃，得到淡黄色固体，即荧光素酰肼。(2)制备(E)-2-(3-(3-甲酰基-4-羟基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-基)丙二腈(式Ⅲ中间体)向100mL圆底烧瓶中加入丙二腈(1.87g，28.3mmol)，异佛尔酮(3.9g，28.3mmol)，N,N-二甲基甲酰胺(10mL)后，加入哌啶(380μL,3.84mmol)、乙酸(28μL，0.5mmol)、乙酸酐(18μL，0.19mmol)，室温搅拌1～2h，在80～85℃下继续搅拌1～2h，然后在氮气气氛下加入对羟基苯甲醛(3.45g，28.7mmol)，在80～85℃下搅拌1～2h，趁热将反应物倒入含有6～8mL浓盐酸的200～220mL去离子水中，搅拌，抽滤本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双荧光团锌离子荧光探针化合物，其特征在于，所述化合物具有如下结构通式Ⅰ：

【技术特征摘要】
1.一种双荧光团锌离子荧光探针化合物，其特征在于，所述化合物具有如下结构通式Ⅰ：2.根据权利要求1所述的一种双荧光团锌离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备式Ⅱ中间体将荧光素溶于有机溶剂中，预热10～30min后，加入水合肼，78～80℃回流反应12～15h，冷却，40～45℃蒸除有机溶剂，用冷乙醇和水重结晶，过滤，用冷乙醇洗固体3～5遍，得到式Ⅱ中间体；(2)制备式Ⅲ中间体将丙二腈，异佛尔酮溶于有机溶剂中，加入哌啶、乙酸、乙酸酐，室温搅拌1～2h后，在80～85℃下继续搅拌1～2h，然后在氮气气氛下加入对羟基苯甲醛，在80～85℃下搅拌1～2h，趁热将反应物倒入浓硫酸体积含量为3.0-3.5％的水溶液中，搅拌，抽滤，并用水洗涤固体6～8次，得到的固体用乙腈重结晶，得到式Ⅳ中间体；将所述式Ⅳ中间体溶于三氟乙酸后加入乌洛托品，在72～74℃下回流搅拌3～4h,然后冷却至室温，将反应物倒入冰水混合物中，抽滤，并用水洗涤固体3～4次，将得到的固体在45～50℃烘干，使用洗脱剂乙酸乙酯/石油醚进行柱层分离得到Ⅱ中间体；(3)制备双荧光团锌离子荧光探针化合物将步骤(1)中的式Ⅱ中间体，步骤(2)中的式Ⅲ中间体加入到有机溶剂后，78～80℃回流12～15h，将反应物冷却至室温，过滤，用乙醇冲洗固体3～5遍，45～55℃烘干，得到黄色固体，即所述双荧光团锌离子荧光探针化合物。3.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴煜昊，陆鸿飞，伍国伟，王正义，朱凌青，汪兆峰，王碧怡，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32