一种氧杂蒽荧光染料及其制备方法和应用技术

一种氧杂蒽荧光染料及其制备方法和应用，所述荧光染料为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，本发明专利技术的优点是：设计并合成一种氧杂蒽染料，该染料具有双螺环的六元环稠合体系，染料光学信号的释放受到双螺环结构的控制，螺环结构的开关调控整个分子结构中荧光团氧杂蒽环共轭体系(醌式体系形成或消失)，拓展其吸收和发射波长，使光学信号强度发生相应变化。进一步衍生化合成的异硫氰酸酯衍生物分子荧光探针对Hg2+响应快、选择性高、检测的灵敏度高，检测限低。总之，本发明专利技术提供了一种氧杂蒽染料的设计合成方法，并利用该染料为光学信号报告基团设计了检测Hg2+的分子荧光探针。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种氧杂蒽荧光染料及其制备方法和应用，所述荧光染料为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，本专利技术的优点是：设计并合成一种氧杂蒽染料，该染料具有双螺环的六元环稠合体系，染料光学信号的释放受到双螺环结构的控制，螺环结构的开关调控整个分子结构中荧光团氧杂蒽环共轭体系(醌式体系形成或消失)，拓展其吸收和发射波长，使光学信号强度发生相应变化。进一步衍生化合成的异硫氰酸酯衍生物分子荧光探针对Hg2+响应快、选择性高、检测的灵敏度高，检测限低。总之，本专利技术提供了一种氧杂蒽染料的设计合成方法，并利用该染料为光学信号报告基团设计了检测Hg2+的分子荧光探针。【专利说明】一种氧杂蒽荧光染料及其制备方法和应用
本专利技术属于荧光传感检测
，涉及一种新型荧光分子探针材料合成及检测 方法，尤其是一种新型氧杂蒽荧光染料分子及其探针材料的设计合成及应用。
技术介绍
荧光分析技术作为现代分析化学中的一种重要方法，它是利用荧光分子探针作为 光学信号试剂，通过探针材料与目标物的结合使荧光强度或波长等荧光光学信号发生改变 的分析检测技术。随着计算机科学、光学成像技术及新型探针标记技术等方面的快速发展， 极大推动了荧光分析技术在分子生物学、细胞生物学、医药和新药开发等领域的发展，而该 技术的关键就是设计并合成满足各种检测目的的荧光分子探针材料。通过对荧光分子探针 的特殊设计而实现高灵敏度、高选择性和原位实时检测等性能，可将微环境生化作用等变 化信息转变为光信号，方便微环境性能的分析检测。探针的特性将直接影响到检测结果的 准确性、灵敏性，因而开发适用于荧光标识的探针材料以满足不同检测领域的需求将对化 学和生物分析检测具有重要的意义。 近年来发展了很多根据不同机理设计的荧光分子探针，其中有少数在生物体系中 得到了应用。一些检测识别阳离子如&12+、1^2+、〇& 2+、1%2+等的探针具有重要的生物学意义 和医学价值。Hg2+是一种极具生理毒性的化学物质，它对人体的危害主要集中在中枢神经 系统、消化系统和内脏器官，对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定的影响。因此，设计这 些物质的探针对于检测生物体内的小分子或者微环境的变化具有重要的意义。 目前，许多种类的荧光染料被应用于荧光分析检测领域中，如：荧光素、罗丹明衍 生物因其固有的吸收波长和发射波长处于480 - 580 nm之间、pH依赖性、抗光漂白能力 差、容易形成聚集体，以及斯托克斯位移小等局限性，使其在活体荧光成像中的应用受到限 制。并且，荧光素和罗丹明衍生物分子探针仅含有一个螺环结构，探针通过被识别基团的诱 导控制这个螺环结构，使氧杂蒽环螺环内酰胺结构发生开环和关环，以调控整个分子结构 中荧光团氧杂蒽环共轭体系发生相应的改变（醌式体系形成或消失），同时伴随着分子荧 光的保持（0N型）或消失（OFF型）。罗丹明类衍生物的吸收和发射波长短，在480 - 580 nm之间，荧光素类衍生物具有自身的局限性，较小的Stoke位移，使得样品背景对荧光的干 扰相对较大；荧光量子产率对pH值敏感，在生物体内的生理环境下荧光量子产率降低；特 异选择性差并且亲脂性差，不宜渗入细胞，因而用于细胞的研究效果差。 因此，开发结构新颖的新型双螺环结构的氧杂蒽染料并拓展其吸收和发射波长达 到550 nm以上，并利用在不同条件下，荧光染料在单个螺环开环和双螺环开环的异构体之 间转化，这种结构转化使染料的共轭体系发生改变，对应溶液颜色、吸收和发射峰的波长及 荧光强度发生变化，这种结构转化所产生的丰富光学信号变化信息对满足生物体内小分子 检测和活体荧光成像标记具有非常重要的科学意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术存在的上述不足，开发出一种新型的具有双螺环结 构氧杂蒽荧光染料并拓展其吸收和发射波长，提供一种氧杂蒽荧光染料及其衍生物分子探 针的制备方法和应用。 本专利技术所述荧光染料是一种具有双螺环的六元环稠合体系，可在无荧光光学信号 的螺环内酯异构体和具有荧光光学信号的开环共轭异构体之间转化。并进一步采用该染料 衍生化合成氧杂蒽荧光染料异硫氰酸酯衍生物分子探针，该探针分子具有两个螺内酰胺基 团，对检测Hg 2+响应快、选择性高、检测灵敏度高，其制备方法简单易行、成本低，易于推广 应用。 本专利技术的技术方案： 一种氧杂蒽荧光染料分子探针，为3'，3" -二（氧代螺异苯并呋喃）-3-羟基-7-(二 乙氨基）苯并吡喃-咕吨，其化学结构式为： 【权利要求】1. 一种氧杂蒽荧光染料，其特征在于：所述的氧杂蒽荧光染料为3'，3" -二（氧代螺 异苯并呋喃）-3-轻基-7-(二乙氨基）苯并批喃-咕吨，化学结构式如下：2. -种如权利要求1所述氧杂蒽荧光染料的制备方法，其步骤如下： 1) 将2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基）苯甲酸和荧光素加入浓硫酸中搅拌均匀，避 光加热，油浴温度95-100 °C，反应3-5小时冷却至室温； 2) 将上述反应液冷却后倒入去离子水中搅拌并用氢氧化钠调节至中性，萃取干燥后减 压蒸馏除去溶剂得到粗产品，用柱层层析硅胶分离提纯，得到目标产物3'，3'' -二（氧代 螺异苯并呋喃）-3_羟基_7-(二乙氨基）苯并吡喃-咕吨。3. 根据权利要求2所述氧杂蒽荧光染料的制备方法，其特征在于：所述2-(4-二乙氨 基-2-羟基苯甲酰基）苯甲酸和荧光素的摩尔比为1:1。4. 根据权利要求2所述氧杂蒽荧光染料的制备方法，其特征在于：所述2-(4-二乙氨 基-2-羟基苯甲酰基）苯甲酸和荧光素的总重量与溶剂浓硫酸的重量比为1:22-30。5. -种氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物，其特征在于：为3'，3" -二（氧代螺异苯并呋 喃）-3-羟基-7-(二乙氨基）苯并吡喃-咕吨-异硫氰酸酯，化学结构式为6. -种如权利要求5所述氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的制备方法，步骤如下： 1) 将权利要求1所述的3'，3'' -二（氧代螺异苯并呋喃）-3-羟基-7-(二乙氨基） 苯并吡喃-咕吨和80%水合肼按照1:40-1:50的摩尔比加入到无水乙醇中，避光回流加热 24-28小时； 2) 将上述反应液萃取干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶提纯 得到目标产物为氧杂蒽染料水合肼衍生物； 3) 将步骤2)得到的氧杂蒽染料水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯加入到 N，N-二甲基甲酰胺中，氮气保护，室温下搅拌24-28小时； 4) 将上述步骤3)反应液萃取干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅 胶提纯，得到目标产物为粉红色固体，目标产物为3'，3' ' -二（氧代螺异苯并呋喃）-3-羟 基_7_(二乙氨基）苯并批喃-咕吨-异硫氰酸酯。7. 根据权利要求6所述氧杂蒽异硫氰酸酯衍生物的制备方法，其特征在于：步骤3)所 述氧杂蒽水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1: 5。8. 根据权利要求6所述氧杂蒽异硫氰酸酯衍生物的制备方法，其特征在于：步骤3)所 述氧杂蒽水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯的总重量与溶剂N，N-二甲基甲酰 胺的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧杂蒽荧光染料，其特征在于：所述的氧杂蒽荧光染料为3’,3”‑二(氧代螺异苯并呋喃)‑3‑羟基‑7‑(二乙氨基)苯并吡喃‑呫吨，化学结构式如下：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪顺，梁丽娟，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津;12