一种锌离子荧光探针化合物、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种锌离子荧光探针化合物、制备方法及应用，涉及分析化学技术领域。该锌离子荧光探针的化学分子式为C39H35N7O2，是以2-(2’-羟基苯基)苯并噁唑化合物为母体结构经过衍生化得到的。此探针对锌离子选择性好、灵敏度高、抗其他金属离子干扰能力强，是一种理想的锌离子传感分子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分析化学
，尤其涉及一种锌离子荧光探针化合物、制备方法 及其应用。
技术介绍
锌离子是一种重要的微量元素，是人体中含量仅次于铁离子的第二丰富的金属阳 离子。它在生命体中起关键作用，如神经传递、酶调节、基因表达和细胞凋亡。许多研究表 明，缺锌会导致以下各种临床疾病，如生长迟缓、免疫系统功能障、厌食症和皮肤损伤。此 外，锌失衡与各种神经系统疾病有关，包括阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩性脊髓侧索硬 化症和癫痫等。所以高选择性的识别和检测锌离子对化学、生物学、临床医学等学科具有十 分重要的意义。 目前常见的用于锌离子的检测方法一般包括比色法、分光光度法、电化学法、原子 吸收法、色谱分析法和质谱分析法等。但是由于设备成本高、样品制备繁琐和测试时间长等 缺陷，限制了这些方法在实际检测中的广泛应用。而荧光探针分析法具有选择性好、灵敏度 高、价格低廉、操作简单、重现性好等优势，成为近几年的研究热点之一。 焚光探针分子通常由三部分组成:焚光团F(f Iuorophore)、识别团R(receptor)和 连接体S (spacer )，识别团R与焚光团F之间直接或通过连接体S相连接。 现在使用的锌离子荧光探针，大多数是以紫外激发的喹啉或可见光激发的荧光素 以及席夫碱、香豆素等化合物为荧光团而合成的"开-关"型荧光探针。但它们普遍存在着一 些问题，如选择性不充分、受环境温度、溶剂极性、PH值、荧光团自身浓度、仪器设备等因素 的影响，使得测量结果存在较大的偏差。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种分子结构简单、产率高、对锌离子具有良好的选 择性和灵敏性的锌离子荧光探针化合物。 本专利技术的另一个目的在于提出一种工艺简单、原料易得、易于实施的锌离子荧光 探针化合物的制备方法。 本专利技术的再一个目的在于提出一种锌离子荧光探针化合物的应用。 为达此目的，一方面，本专利技术采用以下技术方案： -种锌离子焚光探针化合物，其特征在于，其化学分子式为C39H35N7O2，分子结构式 为： 优选的，所述锌离子荧光探针化合物是以2-(2'-羟基苯基)苯并噁唑化合物为母 体结构，经过衍生化得到的。 另一方面，本专利技术采用以下技术方案： -种锌离子荧光探针化合物的制备方法，按下列步骤进行： 步骤A、将2_(2 羟基苯基)苯并噁唑溶解于CF3COOH溶液中，分批加入六亚甲基四 胺对原料进行甲酰化，纯化后得到中间体I; 步骤B、将二甲基吡啶胺逐步滴加到中间体I的MeOH溶液中进行反应； 步骤C、加入NaBH(OAc)3继续反应；步骤D、旋转蒸发去除溶剂后用pH=ll的卤水冲洗，然后采用二氯甲烷溶液进行萃 取； 步骤E、将步骤D中萃取后的有机相进行干燥、旋蒸和纯化后获得最终化合物。 优选的，步骤A中的所述中间体I的化学分子式为C15H9NO4, 分子结构式为： 优选的，所述最终化合物其化学分子式为C39H35N7O2,分子结构式为： 优选的，步骤A中，对原料进行甲酰化后进行步骤A2，步骤A2为，加热回流，并采用 TLC法检测反应进程直至反应完全； 优选的，步骤A2后进行步骤A3，步骤A3为，将反应完全后的溶液冷却后加入盐酸酸 化，并米用EtOAc溶液进行萃取； 优选的，步骤A3后进行步骤A4,步骤A4为，对步骤A3获得的有机相用饱和食盐水冲 洗后用无水Na 2SO4干燥； 优选的，步骤A4后进行步骤A5,步骤A5为采用柱层析方式对步骤A4中干燥后的有 机相进行分离获得所述中间体I; 优选的，2-(2'_羟基苯基)苯并噁唑(HBO)与六亚甲基四胺的摩尔比为1:2.2。优选的，步骤B中，中间体I与二甲基吡啶胺的摩尔比为1:2;优选的，步骤B中，将二甲基吡啶胺逐步滴加到中间体I的MeOH溶液中反应2小时。 优选的，步骤C中，中间体I与NaBH(0Ac)3的摩尔比为1:2.4; 优选的，步骤C中，加入NaBH(OAc)3后反应8小时。优选的，步骤E中，采用K2CO3对步骤D中萃取后的有机相进行干燥； 优选的，步骤E中，采用柱层析方式进行纯化。 再一方面，本专利技术采用以下技术方案： 一种锌离子荧光探针化合物的应用，锌离子荧光探针用于水环境体系中锌含量传 感检测，所述的传感检测是荧光强度检测。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的锌离子荧光探针化合物分子结构简单、产率高、对锌离子选择性好、 灵敏度高、抗其他金属离子干扰能力强，是一种理想的锌离子传感分子。 本专利技术提供的锌离子荧光探针化合物的制备方法工艺简单、原料易得、易于实施 且探针产率高。【附图说明】 图Ia是2-(2'-羟基苯基)苯并噁唑的分子结构式；图Ib是乙二胺四乙酸的分子结构式；图Ic是N，N，N，N-四（2-吡啶甲基）乙二胺的分子结构式；图Id是二-2-吡啶甲基胺的分子结构式；图2是本专利技术提供的锌离子荧光探针化合物的合成路线图；图3是本专利技术提供的锌离子荧光探针化合物的荧光强度和Zn2+的滴定曲线图。【具体实施方式】下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本专利技术的技术方案。 如图Ia所示，2-(2'_羟基苯基)苯并噁唑(HBO)具有酮式和烯醇式双重发射比率型 荧光探针的特点，可有效消除上述因素引起的数据失真，从而使测量结果更加准确。而且其 具有较高的荧光量子产率和较大斯托克斯位移(Stokes shift)等优点，有望成为锌离子荧 光探针的理想荧光团分子。对于Zn2+而言，经典的识别团R部分是乙二胺四乙酸(EDTA)(如图Ib所示)和N，N，N， N-四（2-吡啶甲基）乙二胺(TPEN)(如图I c所示)及其衍生物。EDTA对Zn2+和Cd2+没有选择性， 因此，单纯以EDTA作为识别团R的荧光探针，基本上无法完成对于Zn 2+和Cd2+的选择性检测。 而对于TPEN而言，由于其对Zn2+和Cd 2+的络合性存在一定差异，可以将其作为锌离子荧光探 针的识别团分子。综上所述，本专利技术提出一种以2_(2'_羟基苯基)苯并噁唑为荧光团（即母体结构）， 以N，N，N，N-四（2-吡啶甲基）乙二胺的部分骨架，即二-2-吡啶甲基胺(DPA)(如图Id所示)作 为识别团的锌离子焚光探针化合物，其化学分子式为C39H35N7O2，分子结构式为：从而实现对锌离子的高选择性和高灵敏性的检测。 进一步的，本专利技术还提供了 了上述锌离子荧光探针化合物的制备方法，如图2所 示，其制备方法具体按下列步骤进行： 步骤41、将2-(2'-羟基苯基）苯并噁唑（冊0)(40011^，1.9111111〇1)溶解于1511^ CF3COOH溶液中，然后分批加入六亚甲基四胺(583mg，4.18mmo 1)对原料进行甲酰化。 步骤A2、加热回流，并采用TLC法检测反应进程直至反应完全，此过程大约为18小 时。 步骤A3、将反应完全后的溶液冷却后加入30mL6M的盐酸进行酸化，然后采用EtOAc 溶液进行萃取，优选萃取三次，每次20mL。 步骤A4、对步骤A3获得的有机相用40mL饱和食盐水冲洗后用无水Na2SO4干燥。当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锌离子荧光探针化合物，其特征在于，其化学分子式为C39H35N7O2，分子结构式为：

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤忠，陈卫华，尚玉婷，范蓓，单吉浩，李敏敏，卢嘉，刘佳萌，
申请(专利权)人：中国农业科学院农产品加工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11