一种检测铜离子的香豆素荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于荧光探针技术领域，涉及香豆素荧光探针，尤其涉及一种检测铜离子的香豆素荧光探针及其制备方法和应用。其结构式如下：

Coumarin fluorescent probe for detecting copper ion and preparation method and application thereof

The invention belongs to the field of fluorescent probe technology, and relates to coumarin fluorescent probe, in particular to a coumarin fluorescent probe for detecting copper ions, and the preparation method and application of the coumarin probe. Its structure is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种检测铜离子的香豆素荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术属于荧光探针
，涉及香豆素荧光探针，尤其涉及一种检测铜离子的香豆素荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
金属元素与生命科学、环境科学、医学等领域有着密不可分的联系。在生物体内，金属离子参与生命过程，在许多生理过程中起着广泛和重要的作用，但过量的金属离子不利于生物环境和人体健康。作为人体所必需的微量元素之一，铜离子广泛存在于水体环境和生物体、人体内。人体内适量的铜离子存在有益于维持机体正常工作，如参与体内的造血作用、酶反应以及一些氧化还原过程等；但环境中高浓度的铜离子存在阻碍海洋或河流的自净能力，破坏水体及生物自净处理系统，随着越来越多研究表明，在一定浓度范围内，铜不仅会造成环境污染，而且对人体也会造成毒害，可导致胃肠道功能紊乱、肾的损伤以及诸如帕金森氏症、阿尔茨海默氏症和威尔逊疾病等神经退行性疾病。因此，监测生物体中和环境中的铜离子浓度具有重要意义。近年来，利用荧光探针技术检测金属离子成为人们研究的热点，相比于传统的检测方法，荧光探针具有使用方便，灵敏度高，选择性好等优点，被广泛应用于生命科学、环境科学等领域。香豆素是一类重要的荧光染料，具有荧光量子产率高，摩尔消光系数大，稳定性好等优点，成为人们制备荧光探针的首选材料，然而，已报道的香豆素荧光探针普遍表现出合成复杂和水溶性差等缺陷，不仅成本高，还影响了其在生命体内的应用。
技术实现思路
本专利技术针对上述的香豆素荧光探针所存在的合成复杂和水溶性差等技术问题，提出一种设计合理、方便简单、操作方便且水溶性好的一种检测铜离子的香豆素荧光探针及其制备方法和应用。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为，本专利技术提供一种检测铜离子的香豆素荧光探针，其结构式如下：本专利技术还提供了上述一种检测铜离子的香豆素荧光探针的制备方法，包括以下有效步骤：a、首先将3-乙酰基-7-(二乙基氨基)香豆素首先用乙醇溶剂溶解、搅拌，至溶液澄清，得到澄清的混合液；b、然后向混合液中加入冰乙酸后，再加入4-羟基苯甲酰肼，加热回流至反应充分；c、待反应完全冷却后减压过滤，将所得固体用无水乙醇洗涤，即得到荧光探针。作为优选，所述a、b步骤中，所述3-乙酰基-7-(二乙基氨基)香豆素和4-羟基苯甲酰肼的添加量按照摩尔比为1：1添加。作为优选，所述a步骤中，所述乙醇溶剂为无水乙醇或95％乙醇溶液。作为优选，所述b步骤中，加热回流是指混合溶液在80℃油浴中回流反应。作为优选，所述b步骤中，反应时间为4-6小时。本专利技术所提供的一种检测铜离子的香豆素荧光探针其用于细胞内铜离子的检测。与现有技术相比，本专利技术的优点和积极效果在于，1、本专利技术通过一步反应将对羟基苯甲酰肼引入到香豆素上，合成了未见报道的席夫碱型香豆素衍生物，不但具有原料易得、易于制备的优点，而且羟基官能团的引入增加了探针分子的水溶性，保持了探针分子的金属识别性能，同时表现出良好的细胞穿透能力，可实现活细胞中铜离子的荧光成像检测，有效避免了现有荧光探针的上述缺陷。2、本专利技术制备的香豆素荧光探针，合成步骤简单，产率高，易于提纯，水溶性好，对铜离子表现出高度专一的选择性，可在pH＝7.4的生理环境下进行对铜离子的识别，更为重要的是也可用来检测细胞中铜离子的荧光成像，可广泛用于检测水体、土壤或细胞中的铜离子含量，具有良好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1制得的荧光探针(10μM)的EtOH/Pbs(20mM，1/2，v/v，pH＝7.4)溶液对不同金属离子(Fe3+，Al3+，Cd2+，Zn2+，Ni2+，Fe2+，Co2+，Mn2+，Hg2+，Cu2+，50μM)的荧光光谱图；图2为本专利技术实施例1制得的荧光探针(10μM)的EtOH/Pbs(20mM，1/2，v/v，pH＝7.4)溶液对不同金属离子的荧光响应柱形图；灰色柱：探针中加入不同金属离子(50μM)后的荧光强度变化；黑色柱：探针中加入各种金属离子(50μM)和铜离子(50μM)后的荧光强度变化；图3为本专利技术实施例1制得的荧光探针(10μM)的EtOH/Pbs(20mM，1/2，v/v，pH＝7.4)溶液加入不同浓度铜离子的荧光光谱图；图4为本专利技术实施例1制得的荧光探针(10μM)的EtOH/Pbs(20mM，1/2，v/v，pH＝7.4)溶液荧光强度变化与铜离子浓度关系线性图；图5为本专利技术实施例1制得的荧光探针(10μM)的EtOH/Pbs(20mM，1/2，v/v，pH＝7.4)溶液中的Job’sPlot曲线；图6为在K562细胞中，荧光探针与铜离子的共聚焦显微成像图；其中，a为K562细胞用10μM的荧光探针在37℃下培育30分钟后成像；b为将图a细胞用10μM的铜离子在37℃下继续培育30分钟后成像。具体实施方式为了能够更清楚地理解本专利技术的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是，本专利技术还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本专利技术并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。实施例1，本实施例提供一种检测铜离子的香豆素荧光探针具体反应式如下：首先，将1.2g(5mmol)3-乙酰基-7-(二乙基氨基)香豆素加入装有10mL无水乙醇的圆底烧瓶中，室温下搅拌至完全溶解，滴入3滴冰乙酸(冰乙酸作为催化剂使用，其添加量无具体要求)，再加入0.7g(5mmol)4-羟基苯甲酰肼，混合溶液在80℃油浴中回流反应4h，冷却后减压过滤，所得固体用无水乙醇洗涤，干燥得淡黄色粉末香豆素荧光探针，产率89％。检测：香豆素荧光探针红外光谱及核磁共振氢谱数据：IR(KBr，pellet，cm-1):v3450(br)，2970(br)，2924(br)，1720(s)，1539(m)，1509(s)，1306(m)，1274(m)，1232(m)，1134(m)，1102(m)，841(s)；1HNMR(400MHz，DMSO)δ10.47(s，1H)，10.10(s，1H)，8.08(s，1H)，7.81(d，J＝8.6Hz，2H)，7.61(d，J＝8.9Hz，1H)，6.88(d，J＝8.5Hz，2H)，6.78(dd，J＝8.9，2.1Hz，1H)，6.60(d，J＝1.8Hz，1H)，3.49(q，J＝6.8Hz，4H)，2.33(s，3H)，1.17(t，J＝6.9Hz，6H)。图1为实施例1制得的荧光探针(10μM)的EtOH/Pbs(20mM，1/2，v/v，pH＝7.4)溶液对不同金属离子(Fe3+，Al3+，Cd2+，Zn2+，Ni2+，Fe2+，Co2+，Mn2+，Hg2+，Cu2+，50μM)在490nm激发波长下得到的荧光光谱图。从图中可以看出，荧光探针在532nm处的荧光强度最强，加入铜离子后探针的荧光几乎完全淬灭，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测铜离子的香豆素荧光探针，其结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种检测铜离子的香豆素荧光探针，其结构式如下：2.制备上述权利要求1所述的一种检测铜离子的香豆素荧光探针的方法，其特征在于，包括以下有效步骤：a、首先将3-乙酰基-7-(二乙基氨基)香豆素首先用乙醇溶剂溶解、搅拌，至溶液澄清，得到澄清的混合液；b、然后向混合液中加入冰乙酸后，再加入4-羟基苯甲酰肼，加热回流至反应充分；c、待反应完全冷却后减压过滤，将所得固体用无水乙醇洗涤，即得到荧光探针。3.根据权利要求2所述的一种检测铜离子的香豆素荧光探针的制备方法，其特征在于，所述a、b步骤中，所述3-乙酰基-7-...

【专利技术属性】
技术研发人员：齐德强，游金宗，俞柯吉，吴桐，王珍珍，童胜跃，胡琼，张一平，
申请(专利权)人：浙江外国语学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33