用于检测锌离子或焦磷酸根荧光探针、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种用于锌离子或焦磷酸根离子荧光探针，同时提供其制备方法及应用。该荧光探针可快速响应并高选择性检测锌离子，且探针和锌离子的络合物对PPi有很好的选择性，并能够监测焦磷酸化酶催化降解PPi的反应进程，而且探针也可以检测细胞体内的锌离子和PPi。本发明专利技术的用于检测锌离子荧光探针，其具有如式L

【技术实现步骤摘要】
用于检测锌离子或焦磷酸根荧光探针、制备方法及应用
本专利技术涉及一种荧光探针、制备方法及应用，更具体地说涉及一种用于检测锌离子或焦磷酸根离子荧光探针、制备方法及应用。
技术介绍
锌离子作为人体内含量仅次于铁离子的第二过渡金属离子，在人体内生理活动中扮演着重要角色，它参与许多生理活动，例如脑功能、病理学、DNA合成、免疫功能、酶活性和神经传递等过程。人体内一定含量的锌离子对人的身体健康是有益的，然而过量的锌离子可能引起某些神经方面病患，例如癫痫症、缺血性发作、帕金森氏病、幼儿腹泻、脑损伤的神经退行性等疾病。因此，探寻一种在生物体内有效的检测锌离子的方法显得尤为重要。焦磷酸根(PPi)在各种生理过程中发挥重要的作用，如代谢酶反应和生理能量转导等，PPi也与许多疾病如焦磷酸钙结晶脱水和软骨肉瘤病有一些关系。因此，PPi的选择性识别在各种生物过程中非常重要。尽管一些检测阴离子的常规方法已经被开发例如离子选择性电极法，但仍然迫切需要可以替代的检测方法。目前用于检测锌离子和焦磷酸根(PPi)方法主要有：原子吸收光谱法、等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、固相微萃取-高效液相色谱法和荧光光谱法。但这些方法耗时长，响应慢，工艺复杂，而荧光光谱法能很好地克服这些缺点，所以需要研发出高选择性检测锌离子和PPi的荧光探针。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，提供用于锌离子或焦磷酸根离子荧光探针，同时提供其制备方法及应用。该荧光探针可快速响应并高选择性检测锌离子，且探针和锌离子的络合物对PPi有很好的选择性，并能够监测焦磷酸化酶催化降解PPi的反应进程，而且探针也可以检测细胞体内的锌离子和PPi。本专利技术的技术构思如下：探针L1、L2和L3均可选择性与锌离子反应并伴随荧光由黄色到蓝色的变化，其中L1检测效果最佳。检测过程响应时间短，且产生的比率荧光强度与锌离子浓度线性相关。而且探针L1和锌离子结合后的络合物L1-Zn2+可再次检测焦磷酸根。本专利技术首次制备探针L1、L2及L3并首次将其用于选择性的检测锌离子，且L1和锌离子的络合物L1-Zn2+选择性的检测焦磷酸根，且可以用于监测酶催化裂解PPi。本专利技术解决其技术问题的技术方案如下：本专利技术的用于检测锌离子荧光探针，其具有如式L1、L2或L3所示的结构：本专利技术上述的荧光探针可以在检测锌离子中进行应用。本专利技术的用于检测焦磷酸根荧光探针，其是具有如式L1所述结构和锌离子结合后的络合物L1-Zn2+；本专利技术上述的荧光探针可以在检测焦磷酸根中进行应用。本专利技术上述用于检测锌离子荧光探针的制备方法，其包括以下步骤：将2-氨基苯硫酚、5-甲基水杨醛和焦亚硫酸钠溶解在DMF中反应得到化合物3，再将化合物3和乌洛托品在三氟乙酸中经过醛基化反应得到化合物2，然后化合物2分别和三(羟基甲基)氨基甲烷、2-氨基-1,3-丙二醇或乙醇胺在乙醇中反应，得到最终产物探针L1、L2或L3。本专利技术上述的制备方法，其进一步的技术方案是所述的反应生成化合物3时其反应条件为100℃-120℃下回流反应12小时或以上；所述的反应生成化合物2时其反应条件为90℃-110℃下回流反应5小时或以上；所述的反应得到探针L1、L2或L3其反应条件均为70℃-90℃下回流5小时或以上。本专利技术上述的制备方法，其更进一步的技术方案是包括以下步骤:所述的反应生成化合物3其反应结束后先在反应产物里加入去离子水，沉淀过滤，水洗并干燥，最后经硅胶柱纯化所得产物即为化合物3；所述的反应生成化合物2其反应结束后在反应产物里加入稀盐酸，用二氯甲烷萃取，并用饱和食盐水水洗，减压蒸干有机相，用二氯甲烷作洗脱剂，经硅胶柱纯化粗产品后，得到的产物即为化合物2；所述的反应得到探针L1、L2或L3其反应结束后冷却，过滤沉淀，然后在甲醇中重结晶，得到的产物即为探针L1、L2或L3。本专利技术上述的制备方法，其进一步的技术方案还可以是所述的2-氨基苯硫酚、5-甲基水杨醛与焦亚硫酸钠的用量质量比为：1:1.1-1.2:1.3-1.5；所述的化合物3与乌洛托品的用量质量比为：1:1.1-1.2；所述的化合物2与三(羟基甲基)氨基甲烷的用量质量比为：2.2-2.3:1；所述的化合物2与2-氨基-1,3-丙二醇的用量质量比为：2.9-3:1；所述的化合物2与乙醇胺的用量质量比为：4.3-4.5:1。本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术中的三种荧光探针本身均为黄色荧光，当分别与锌离子反应后，荧光由黄色变为蓝色，且焦磷酸根加入到探针L1和锌离子络合物L1-Zn2+后荧光发生由蓝色到黄色的改变。2)采用本专利技术的荧光探针后，检测灵敏度高，探针L1对锌离子的检测限可达10-9M，且L1-Zn2+对焦磷酸根的检测限可达10-8M。3)本专利技术荧光探针仅与锌离子发生荧光反应，对其他金属离子均无反应，具有很好的选择性和特异性。而且探针L1和锌离子络合物L1-Zn2+对焦磷酸根有很好的选择性，且可以用于监测焦磷酸化酶催化裂解PPi的反应进程。4)本专利技术荧光探针制备工艺简单易行，易于规模化生产。附图说明图1为本专利技术实施例Ⅰ-1制得荧光探针L1纯品的1HNMR图。图2为本专利技术实施例Ⅰ-1制得荧光探针L1纯品的高分辨质谱图。图3为本专利技术实施例Ⅰ-1制得荧光探针L2纯品的1HNMR图。图4为本专利技术实施例Ⅰ-1制得荧光探针L2纯品的高分辨质谱图。图5为本专利技术实施例Ⅰ-1制得荧光探针L3纯品的1HNMR图。图6为本专利技术实施例Ⅰ-1制得荧光探针L3纯品的高分辨质谱图。图7为本专利技术实施例Ⅰ-2荧光探针L1、L2和L3与各种金属离子反应的荧光发射光谱。图8为本专利技术实施例Ⅰ-3荧光探针L1与锌离子反应的荧光增量图。图9为本专利技术实施例Ⅰ-3荧光探针L1对锌离子浓度的荧光强度工作曲线。图10为本专利技术实施例Ⅱ-1荧光探针L1和锌离子络合物的L1-Zn2+对PPi以及其他阴离子的反应的荧光发射光谱。图11为本专利技术实施例Ⅱ-2荧光探针L1和锌离子络合物的L1-Zn2+与PPi反应荧光增量图。图12为本专利技术实施例Ⅱ-2荧光探针L1和锌离子的络合物L1-Zn2+对PPi浓度的荧光强度工作曲线。图13为本专利技术实施例Ⅱ-3荧光探针L1和锌离子络合物的L1-Zn2+监测焦磷酸化酶催化降解PPi的动态曲线图。图14为本专利技术实施例Ⅱ-4荧光探针L1在细胞内检测锌离子和PPi的共聚焦显微镜成像图。具体实施方式下面参照附图并结合实施例Ⅰ，Ⅱ对本专利技术作进一步详细描述。但是本专利技术不限于所给出的例子。实施例Ⅰ-1制备检测锌离子的探针L1、L2和L3将5g(36.7mmol)5-甲基水杨醛、4.6g(36.7mmol)2-氨基苯硫酚和6g(31.6mmol)焦亚硫酸钠溶于100mLN,N-二甲基甲酰胺溶液中，在110℃下回流一夜，通过TLC监控反应进程。反应完成后200mL去离子水加入反应液中，产生白色沉淀，粗产物用二氯甲烷作为洗脱剂，通过层析柱进一步纯化，最终得到8g化合物3；将4g(16.6mmol)化合物3和4.5g(32.14mmol)乌洛托品溶于50mL三氟乙酸中，100℃下回流五小时。反应完成后加入200mL(4M)盐酸继续搅拌2小时。之后反应混合物用二氯甲烷萃取，有机相用饱和食盐水洗后，用无水硫酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测锌离子荧光探针，其特征在于所述的探针具有如式L

【技术特征摘要】
1.一种用于检测锌离子荧光探针，其特征在于所述的探针具有如式L1、L2或L3所示的结构：2.一种用于检测焦磷酸根荧光探针，其特征在于所述的探针是具有如式L1所述结构和锌离子结合后的络合物L1-Zn2+；3.一种如权利要求1所述用于检测锌离子荧光探针的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将2-氨基苯硫酚、5-甲基水杨醛和焦亚硫酸钠溶解在DMF中反应得到化合物3，再将化合物3和乌洛托品在三氟乙酸中经过醛基化反应得到化合物2，然后化合物2分别和三(羟基甲基)氨基甲烷、2-氨基-1,3-丙二醇或乙醇胺在乙醇中反应，得到最终产物探针L1、L2或L3。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的反应生成化合物3时其反应条件为100℃-120℃下回流反应12小时或以上；所述的反应生成化合物2时其反应条件为90℃-110℃下回流反应5小时或以上；所述的反应得到探针L1、L2或L3其反应条件均为70℃-90℃下回流5小时或以上。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于包括以下步骤:所述的反应生成化合物3其反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小强，昌城城，王芳，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32