基于香豆素染料比率型双功能荧光探针及其合成与应用制造技术

本发明专利技术属于化合物的制备及应用技术领域，具体涉及一种基于香豆素染料比率型双功能荧光探针及其合成与应用；本发明专利技术首次合成了一种香豆素的新型荧光比率型探针；本发明专利技术利用7‑羟基‑4‑甲基香豆素、乌洛托品溶于冰醋酸之中反应，此后再加入浓盐酸与之反应，通过提纯分离柱层析得到产物香豆素醛，再将香豆素醛与二氨基马来腈溶于乙腈之中，滴加少量浓盐酸，室温搅拌，分离提纯，得到最终的目标产物；此发明专利技术的离子探针可以对铜与次氯酸进行有效的快速识别，具有高效的选择性与离子竞争性，可以用于相关实际水样的识别。

【技术实现步骤摘要】
基于香豆素染料比率型双功能荧光探针及其合成与应用
本实验属于化合物的之别及应用
，具体涉及一种基香豆素染料比率型双功能荧光探针及其合成与应用。
技术介绍
次氯酸作为生物体内的活性氧（ROS）中的重要成分，是自然防御体系中的抗菌剂，可以破坏入侵的病原体与细菌，但过量的次氯酸会引起组织的损伤以及一系列的疾病，例如关节炎，心血管疾病，动脉硬化，肾病与癌症等等。次氯酸也是生活中的强氧化剂，例如家用漂白粉，消毒剂，抗菌剂，次氯酸的浓度对日常生活也是承担着至关重要的作用，因此，对次氯酸进行高效灵敏的实时检测的发展也是至关重要的。铜是人体内的含量第三高的过渡金属元素，仅次于锌与铁的含量，与多种细胞的代谢发展密切相关，在人体生理过程中承担着巨大的作用，铜的匮乏与过量会引起机体生理功能的紊乱，铜的缺失会引起门克斯病，而过量则会导致中枢神经系统的衰退与威尔逊病的发生。由此可知，铜的含量的多少与人们的健康生活密切相关，所以对铜离子的离子检测方法对健康生活的发展起着不可忽视的作用。迄今为止，对次氯酸与铜离子的检测方法发展迅速，例如高效液相色谱法，原子吸收法，原子发射法等等，但因为设备相对昂贵，不适用于实时分析，为此荧光探针技术引起了广泛的关注。而随着荧光探针的高效发展，现如今，出现了一系列分别检测次氯酸与铜的荧光探针，其中绝大部分是利用次氯酸的强氧化性以及铜离子顺磁性的原理，从而实现了对相关目标离子的检测。一些荧光基团如萘酰亚胺，罗丹明，香豆素等都可以作为基本荧光团实现离子的监测。但与此同时，先前的探针的相关缺点也逐渐显现出来，比如较高的检测限，反应时间较长，较差的选择性与离子竞争性，荧光量子产率较低等，从而限制了这些探针的相关应用范围。因此，急需设计一种荧光探针克服这些不足，从而实现出对两种离子的检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种新型的对铜与次氯酸比率型双功能BODIPY荧光探针及其合成方法，并使用该新型的荧光探针去识别及测量实际水样中的次氯酸根与铜离子的相关浓度含量。为了满足上述的目的，本专利技术所采用的技术方案为：本专利技术首先提供一种香豆素类衍生物作为一种双功能的荧光探针，其分子式为C15H10N4O3,而其结构式则如下式所示：本专利技术还提供该荧光探针的制备方法，如下式所示：(1)中间体化合物1－香豆素醛的合成：称取一定量的7-羟基-4-甲基香豆素与乌洛托品，将其溶于冰醋酸之中，溶液于90℃进行回流搅拌6小时，此后滴加盐酸(20mL)进入反应液，持续回流搅拌50分钟，冷却至室温，加入100mL冰水，用乙醚萃取三次(3×100mL)，用无水硫酸钠干燥有机相，减压旋蒸得粗品，用洗脱液(石油醚/二氯甲烷=10/1)过柱提纯得淡黄色固体，即化合物1。其中,所述7-羟基-4-甲基香豆素加入量为5.0－10.0g(28.4－56.8mmol);所述乌洛托品加入量为9.2－18.4g(65－130mmol);加入的冰醋酸体积为40－80mL;在一定温度下继续反应的反应温度和时间分别为90－95度,1－2h;洗脱液比例为石油醚二氯甲烷=（10-20）：1；所述合成过程中的中间产物化合物1的合成方法参照文献（G.Suresh,R.V.Nadh,N.Srinivasu,K.Kaushal,Novelcoumarinisoxazolinederivatives:Synthesisandstudyofantibacterialactivities,SyntheticCommun.46(2016)1972-1980.）。(2)探针的合成：称取一定量的化合物1与二氨基马来腈溶解于无水乙醇/水溶液，滴加数滴浓盐酸，溶液于室温下搅拌。反应产物减压旋蒸，干燥得粗品，用洗脱液过柱提纯得到黄色固体，终产物即探针。其中,所述二氨基马来睛和化合物1的加入量分别为108－216mg(1.0－2.0mmol)：163－326mg(0.8－1.6mmol);所述溶剂乙醇/水溶液的量为15－30ml；所述催化剂浓盐酸加入量为3－5滴;所述搅拌反应时间为0.5－1h;所述柱层析洗脱液中石油醚和乙酸乙酯的体积比为(4－10):1。本专利技术的目的是将上述探针用于分别检测实际水样的次氯酸根与铜离子的含量。(1)用DMSO配制1mM的探针储备液，并将其置于-4℃的冰箱中保存，用0.01M的PBS缓冲溶液(pH7.4，含10%DMSO，v/v)稀释储备液到最终浓度为5μM的测试溶液。10mM次氯酸钠，10mM二氯化铜与剩余其他离子的储备液则用蒸馏水配制而成，这些离子包含F-,Cl-,ClO4-,HCO3-,CO32-,H2PO4-,HPO4-,SO42-,S2O32-,H2O2,•OH,ONOO-,NO2-,ROO•,NO•和ClO-、Na+,K+,Ag+,Ca2+,Mg2+,Zn2+,Sr2+,Ba2+,Fe2+,Cd2+,Pb2+,Hg2+,Cr3+,Fe3+,Al3+和Cu2+。向已配的5μM探针溶液中添加各种浓度的次氯酸根离子与铜离子，分别去测定其荧光光谱与紫外光谱；(2)分别向探针的待测溶液中添加各种稀释的离子储备液，使其最终的离子终浓度为0.1mM，分别用来测定各种离子与探针混合溶液的紫外光谱与荧光光谱。(3)用专利技术的荧光探针通过测定其溶液的荧光光谱来检测生活中的实际水样，再在水样中加入一定浓度的次氯酸根离子与铜离子。使其浓度分别为5μM，10μM与20μM，分别测定荧光强度求得含量。本专利技术与现有技术相比较，主要具有以下几个优点：(1)本专利技术所设计的荧光探针中的C=N键所体现的异构化作用会使香豆素醛的荧光性质发生明显变换，呈现出红色荧光，而探针被次氯酸根氧化后，其原本的C=N键会被断裂，从而生成C=O键，从而香豆素醛的原本蓝色荧光会得到恢复，实现了对次氯酸根的荧光比率的识别。(2)本专利技术所设计的荧光探针本身呈现红色荧光，由于与铜实现配位反应，从而荧光发生淬灭，最终没有荧光，实现了对铜离子的高效识别与测定。(3)本专利技术的荧光探针不仅对次氯酸根与铜离子进行快速识别，其荧光强度随着目标离子的加入也会发生明显的变换，在五秒内能够达到稳定，从而可以对目标离子进行实时监控。(4)本专利技术的荧光探针对次氯酸根离子与铜离子有着很强的选择性，即使在一些活性氧离子存在的条件下，也能够实现对次氯酸根与铜离子的高效定量识别。(5)本专利技术所设计的针对次氯酸根与铜离子的双功能荧光探针不仅具有较高的灵敏度，并且其检测限可以分别低至24.62nM与0.393nM，其具有明显的优势。(6)本专利技术的荧光探针可以裸眼对次氯酸根与铜离子实现了比色，由探针原本的黄色实现到次氯酸根的无色，再到铜离子检测的亮黄色，从而可以在可见光下对离子进行判断与监测。(7)本专利技术的荧光探针可以运用于实际水样的识别与监测，通过加样回收率可以得到证明，说明了此探针可以应用于相关环境水样的目标离子监测。附图说明图1为化合物1的1HNMR图；图2为探针的1HNMR图；图3为探针的13CNMR图；图4为探针的质谱图；图5为探针溶液加入次氯酸根离子后的紫外光谱图；图6为探针溶液加入铜离子后的紫外光谱图；图7为探针溶液加入次氯酸根离子后的荧光光谱图；图8为探针溶液的荧光强度随加入的次氯酸根离子浓度变化图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于香豆素染料比率型双功能荧光探针，其特征在于，所述探针分子式为C15H10N4O3,而其结构式则如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一种基于香豆素染料比率型双功能荧光探针，其特征在于，所述探针分子式为C15H10N4O3,而其结构式则如下式所示：。2.一种基于香豆素染料比率型双功能荧光探针的制备方法，其特征在于，按照如下步骤进行：称取一定量的香豆素醛与二氨基马来腈溶解于无水乙醇/水溶液中，滴加数滴浓盐酸，溶液于室温下搅拌混匀反应一定时间；反应产物减压旋蒸，干燥得粗品，用洗脱液过柱提纯得到黄色固体，终产物即为所述探针。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐勇，李媛媛，唐帅，王赟，韩娟，李春梅，夏晋晨，倪良，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32