一种近红外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近红外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，得到式Ⅱ中间体；将5‑氨基‑4，6‑二氯嘧啶，1‑萘胺加入到有机溶剂中，加入浓盐酸，回流，将反应产物、乙酸、多聚磷酸和十二烷基三甲基氯化铵溶于三氯氧磷，将反应产物溶于有机溶剂与水合肼反应得到式Ⅲ中间体；将式Ⅱ中间体、式Ⅲ中间体加入有机溶剂反应得到所述近红外锌离子荧光探针化合物(式Ⅰ)。本发明专利技术的近红外锌离子荧光探针化合物灵敏度高、抗干扰性强，可广泛用于锌离子检测。

A Near Infrared Zinc Ion Fluorescence Probe Compound and Its Preparation and Application

The invention discloses a near infrared zinc ion fluorescence probe compound and a preparation method thereof. The preparation method of the compound is as follows: Malonitrile and isophorone are dissolved in organic solvents to react with piperidine, acetic acid, acetic anhydride and p-hydroxybenzaldehyde, the product is dissolved in trifluoroacetic acid to react with urotropine, and the intermediate of Form II is obtained; 5 amino 4, 6 dichloropyrimidine, 1 naphthylamine are added into organic solvents, concentrated hydrochloric acid is added, reflux, and reaction products, acetic acid, poly are obtained. Polyphosphoric acid and dodecyl trimethylammonium chloride are dissolved in phosphorus oxychloride, and the reaction product is dissolved in organic solvent and hydrazine hydrate to form type III intermediate. The near infrared zinc ion fluorescence probe compound (formula I) is obtained by adding type II intermediate and type III intermediate into organic solvent. The near infrared zinc ion fluorescence probe compound of the invention has high sensitivity and strong anti-interference, and can be widely used for zinc ion detection.

【技术实现步骤摘要】
一种近红外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
，具体涉及一种近红外锌离子荧光探针化合物及其制备方法和应用。
技术介绍
锌(Zn)作为人体中紧随铁的第二丰富的金属元素，在许多生物过程中扮演着至关重要的角色，包括基因表达，细胞生长，细胞分裂，细胞代谢，DNA复制和修复。锌离子过量或缺乏可引起许多疾病，如阿尔茨海默病，这种疾病正在增加多种类型癌症的发病率，如癫痫，缺血性中风和婴儿腹泻。因此，为了保持人体健康，开发有效识别饮用水和活细胞中锌离子的方法非常重要。目前常用的锌离子检测方法包括原子吸收光谱法(AAS)，原子发射光谱法(AES)电感耦合等离子体质量探针和电化学方法，然而所有这些方法需要复杂而昂贵的工具，严谨的实验条件，以及长时间的检测。与这些方法相比，荧光探针由于其优异的选择性灵敏度高，检测时间短，操作简单，监测成本低和优异性而备受关注。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，此外带有杂原子的嘌呤类衍生物具有良好的结合能力，因此合成结构稳定、灵敏度高、可视化并且能用于水相体系中的可检测锌离子的荧光探针具有重要的意义。尽管如此，许多已报道的锌离子荧光探针仍然存在选择性差、反应时间长、水溶性差等问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题和不足，本专利技术的目的之一是提供一种近红外锌离子荧光探针化合物。为实现上述目的，本专利技术采用的具体技术方案如下：一种近红外锌离子荧光探针化合物，所述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上述近红外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Ⅱ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Ⅴ中间体为6-氯-N4-(萘-1-基)嘧啶-4,5-二胺，式Ⅵ中间体为6-氯-8-甲基-9-(萘-1-基)-9H-嘌呤，式Ⅲ中间体为6-肼基-8-甲基-9-(萘-1-基)-9H-嘌呤，式Ⅰ化合物为本专利技术所述近红外锌离子荧光探针化合物。为实现上述目的，本专利技术采用的另一技术方案如下：一种近红外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((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Ⅱ中间体。(2)制备式Ⅲ中间体(6-肼基-8-甲基-9-(萘-1-基)-9H-嘌呤)将5-氨基-4,6-二氯嘧啶、1-萘胺加入到有机溶剂中，完全溶解后加入浓盐酸，78～80℃回流反应24～26h，冷却，减压除去溶剂，用浓度为1M的NaOH溶解，然后用乙酸乙酯萃取，45～55℃蒸除乙酸乙酯，用甲醇与水重结晶，45～55℃烘干，得到式Ⅴ中间体；将所述式Ⅴ中间体、乙酸、多聚磷酸、十二烷基三甲基氯化铵溶于三氯氧磷中，78～80℃回流20～36h，将反应物冷却至室温后，68～72℃蒸除溶剂，在0～5℃冰水浴下向反应体系中加入冰水混合物，抽滤，水洗，45～55℃烘干，得到式Ⅵ中间体；将所述式Ⅵ中间体溶于有机溶剂后，加入水合肼，在78～80℃回流反应3～4h，将反应物冷却至室温，抽滤，用有机溶剂洗固体3～4次，得到式Ⅲ中间体。(3)制备近红外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Ⅲ中间体加入到有机溶剂中，78～80℃回流12～14h，冷却至室温，抽滤，用有机溶剂洗固体3～4次，得到红色固体，即所述近红外锌离子荧光探针化合物。优选地，步骤(1)中所述的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺，步骤(2)中所述的有机溶剂为甲醇，步骤(3)中所述的有机溶剂为乙醇。优选地，步骤(1)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∶0.005～0.009∶0.017～0.024∶1～1.3。优选地，步骤(1)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5-氨基-4,6-二氯嘧啶、1-萘胺、浓盐酸、NaOH的摩尔比为1∶1.8～2.2∶1.8～2.2∶1.6～2.0。优选地，步骤(2)所述重结晶用甲醇与水的体积比为V甲醇:V水＝1∶4.5～5.5。优选地，步骤(2)所述式Ⅴ中间体、乙酸、多聚磷酸、十二烷基三甲基氯化铵的摩尔比为1∶5～5.5∶3.8～4.2∶0.002～0.007。优选地，步骤(2)所述Ⅵ中间体、水合肼摩尔比为1∶5～6。优选地，步骤(1)所述洗脱剂的体积比为V乙酸乙酯:V石油醚＝1:10～15，步骤(2)所述洗脱剂的体积比为V甲醇:V二氯甲烷＝1:95～110。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近红外锌离子荧光探针化合物的应用。具体技术方案如下：一种所述近红外锌离子荧光探针化合物在锌离子检测中的应用。优选地，以所述近红外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：本专利技术以二氰基异佛尔酮衍生物为荧光基团，水合肼为连接基团，6-氯-8-甲基-9-(萘-1-基)-9H-嘌呤为识别基团合成了一种近红外锌离子荧光探针化合物。该方法原料易得，合成方法简单，所得产品为固体粉末，易于存储；所制备的近红外锌离子荧光探针化合物对锌离子具有专一性识别，反应时间短，灵敏度高，抗干扰能力强，可用于制作锌离子荧光探针，可用于现场荧光下实时定性及半定量的目视荧光检测锌离子和用于生物体锌离子检测。附图说明图1为实施例2中近红外锌离子荧光探针化合物加入锌离子(Zn2+)前后的紫外吸收和荧光光谱图；图2为实施例2中近红外锌离子荧光探针化合物在DMSO-H2O(v/v＝3:2)溶液中对不同金属离子选择性荧光光谱图；图3为实施2中近红外锌离子荧光探针化合物在DMSO-H2O(v/v＝3:2)溶液中对不同浓度锌离子(Zn2+)的荧光光谱响应图；图4为实施例2中近红外锌离子荧光探针化合物在DMSO-H2O(v/v＝3:2)溶液中对不同金属离子选择干扰性检测的荧光响应图；图5为实施例2中近红外锌离子荧光探针化合物在DMSO-H2O(v/v＝3:2)与锌离子(Zn2+)络合比的Job’splot曲线；图6为实施例2中近红外锌离子荧光探针化合物与锌离子结合前后(图6a为结合前，图6b为结合后)在HeLa细胞中的成像图；图7为实施例2中近红外锌离子荧光探针化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外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】
1.一种近红外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所述的一种近红外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；(2)制备式Ⅲ中间体将5-氨基-4,6-二氯嘧啶、1-萘胺加入到有机溶剂中，完全溶解后加入浓盐酸，78～80℃回流反应24～26h，冷却，减压除去溶剂，用浓度为1M的NaOH溶解，然后用乙酸乙酯萃取，45～55℃蒸除乙酸乙酯，用甲醇与水重结晶，45～55℃烘干，得到式Ⅴ中间体；将所述式Ⅴ中间体、乙酸、多聚磷酸、十二烷基三甲基氯化铵溶于三氯氧磷中，78～80℃回流20～36h，将反应物冷却至室温后，68～72℃蒸除溶剂，在0～5℃冰水浴下向反应体系中加入冰水混合物，抽滤，水洗，45～55℃烘干，得到式Ⅵ中间体；将所述式Ⅵ中间体溶于有机溶剂后，加入水合肼，在78～80℃回流反应3～4h，将反应物冷却至室温，抽滤，用有机溶剂洗固体3～4次，得到式Ⅲ中间体；(3)制备近红外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Ⅲ中间体溶于有机溶剂，78～80℃回流12～14h，冷却至室温，抽滤，用有机溶剂洗固体3～4次，得到红色固体，即所述近红...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍国伟，陆鸿飞，金鑫鑫，陈葳，张维霞，朱凌青，王正义，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32