一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针及其制备方法技术

一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针及其制备方法，本发明专利技术涉及pH荧光探针及其制备方法。本发明专利技术是要解决现有的pH荧光探针光稳定性差和Stokes位移变化较小的技术问题。本发明专利技术的pH荧光探针的结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针及其制备方法
本专利技术涉及pH荧光探针及其制备方法。
技术介绍
pH值是生物体内的一个重要指标，特定的pH值在很多生理、病理过程中起着重要的作用。生物膜pH值或细胞内pH值对细胞周期相关生命活动如内吞、酶作用、组织活性、细胞凋亡等有显著影响。生物体内pH值异常容易导致癌症和阿尔茨海默氏症等疾病产生。这些疾病中细胞的pH值总是低于人体内正常细胞的pH值。因此监测细胞内pH值的变化可以为研究生理和病理过程提供重要信息。2018年第152期的《染料和颜料》(DyesandPigments)在第155–160页的文章《一种用于活细胞pH值变化的检测和成像的比率型荧光探针》(AratiometricemissionNIR-fluorescentprobeforsensingandimagingpHchangesinlivecells)报道了一种吲哚–肉桂醛pH探针，该探针是以哌啶作为溶剂并加入催化剂进行合成的，它的发射波长较长，在pH值3.5～5.2的范围内随着pH值增大，荧光值逐步减小，且呈现良好的线性关系。但该探针的光稳定性差。2016年第12期的《染料和颜料》(DyesandPigments)在165–169页的文章《苯并咪唑-BODIPY的荧光pH探针》(Benzimidazole-BODIPYasopticalandfluorometricpHsensor)报道了一类苯并咪唑pH探针，该探针在pH至为3.05～8.09的范围内，随着pH值增大荧光值逐渐降低，但是该探针的Stokes'位移仅为15nm。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的pH荧光探针光稳定性差和Stokes位移变化较小的技术问题，而提供一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针及其制备方法。本专利技术的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针(BIDD)，其结构式为：上述的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针(BIDD)的制备方法，按以下步骤进行：一、依次向带有回流装置的反应容器中加入2,3,3–三甲基–3H–苯并[e]吲哚、2,4–二羟基苯甲醛、无水乙醇和酸性溶液；升温至75～85℃保持回流进行反应，在反应过程中采用薄层层析法(TLC)跟踪反应进程，当硅胶板上出现新的产物点，且两种原料点消失时，停止反应；其中薄层层析法(TLC)是以石油醚与乙酸乙酯的体积比为1：1的混合液作为展开剂的；二、将反应容器中的产物滴入到碱性溶液中，调节pH值至7～8，然后加水，有固体析出，抽滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤，干燥，得到苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针，该探针为深红色固体，缩写为BIDD。本专利技术的合成过程如下所示：本专利技术的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针(BIDD)的合成步骤少，合成过程中的溶剂无毒，提纯方法简单，发射波长可达550nm以上，斯托克斯位移(StokesShift)达到153nm～162nm，斯托克斯位移较大，有利于降低荧光自吸收，减小电子转移过程中的能量损失，荧光效率高，在2h内探针溶液在不同pH值下的荧光强度非常稳定，光稳定性高，检测时不受生物体的背景荧光影响。本专利技术的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针在pH值为4.4～6.2以及9.8～10.6的范围内，具有高选择性、高灵敏性，并具有良好的线性关系，而且不受各种阴离子、阳离子的干扰，可以用于生物体内的pH值检测。附图说明图1是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，在不同pH条件下(pH＝2.59～7.50)的紫外–可见吸收光谱图。横坐标为波长，纵坐标为吸光度。图2是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，在不同pH条件下(pH＝2.59～7.50)的荧光发射光谱(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为pH值，纵坐标为荧光强度。图3是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物的pH荧光探针EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1，pH＝7.40)紫外–可见吸收光谱和荧光发射光谱的归一化曲线图(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为波长。图4是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，在λem＝517nm处最大荧光强度随pH值变化(pH＝2.59～7.50)的S曲线图(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为pH值，纵坐标为最大荧光强度。图5是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1，pH＝4.40～6.20)，在λem＝517nm处荧光强度和pH值呈线性关系的pH范围内荧光强度和pH值的线性关系图(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为pH值，纵坐标为荧光强度。图6是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1，pH＝2.59～7.50)，在λem＝517nm处荧光强度与此波长下最大荧光强度之比I/Imax随pH变化的曲线(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为pH值，纵坐标为I/Imax。当I/Imax＝0.5时，根据公式pKa＝pH±lg[(I–Imin)/(Imax–I)]，计算出pKa＝4.98±0.42829。图7是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，在λem＝517nm处pH＝4.9和pH＝7.1之间的荧光可逆光谱图(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为循环次数，纵坐标为荧光强度。图8是各种阴离子、阳离子对实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)在λem＝517nm处荧光发射光谱的干扰图(λex＝393nm,狭缝宽度为10/12)。横坐标为各种离子，纵坐标为荧光强度。图9是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，pH值分别为7.00,4.99,2.60条件下，在λem＝517nm处荧光光谱时间稳定性曲线图(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为时间，纵坐标为荧光强度。图10是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，在不同的pH条件下(pH＝7.50～11.88)的紫外–可见吸收光谱图。横坐标为波长，纵坐标为吸光度。图11是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，在不同的pH条件下(pH＝7.50～11.88)的荧光发射光谱图(λex＝393nm，λem＝517nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为pH值，纵坐标为荧光强度。图12是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1，pH＝10.56)紫外–可见吸收光谱和荧光发射光谱的归一化图(λex＝393nm，狭缝宽度为10/12)。横坐标为波长。图13是实施例1制备的苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的EtOH/HEPES缓冲溶液(v/v＝1/1)，在λem＝517nm处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针，其特征在于该pH荧光探针的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针，其特征在于该pH荧光探针的结构式为：2.制备权利要求1所述的一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：一、依次向带有回流装置的反应容器中加入2,3,3–三甲基–3H–苯并[e]吲哚、2,4–二羟基苯甲醛、无水乙醇和酸性溶液；升温至75～85℃保持回流进行反应，在反应过程中采用薄层层析法跟踪反应进程，当硅胶板上出现新的产物点，且两种原料点消失时，停止反应；其中薄层层析法是以石油醚与乙酸乙酯的体积比为1：1的混合液作为展开剂；二、将反应容器中的产物滴入到碱性溶液中，调节pH值至7～8，然后加水，有固体析出，抽滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤，干燥，得到苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针。3.根据权利要求2所述的一种苯并吲哚半菁衍生物pH荧光探针的制备方法，其特征在于步骤一中2,3,3–三甲基–3H–苯并[e]吲哚与2,4–二羟基苯甲醛的摩尔比为1：(2.5～3....

【专利技术属性】
技术研发人员：宋波，张莹莹，张兴旺，欧阳锋，张超，黄译文，赵冰，王丽艳，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23