检测次氯酸根离子的比率型荧光分子探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种检测次氯酸根离子的比率型荧光分子探针及其制备方法和应用，属于化学荧光材料技术领域；本发明专利技术采用化合物6‑溴‑2‑(2‑吗啉代乙基)‑1H‑苯并[异]喹啉‑1,3(2H)‑二酮与香豆素醛为原材料经过合成得到本发明专利技术所述的探针；本发明专利技术基于香豆素与萘酰亚胺两种荧光团构建了一种新型溶酶体定位的荧光探针，并将其用于ClO‑的比率检测，实现了对内源性或外源性ClO

Ratio type fluorescent molecular probe for the detection of hypochlorite ion and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
检测次氯酸根离子的比率型荧光分子探针及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种检测次氯酸根离子的比率型荧光分子探针及其制备方法和应用，属于化学荧光材料

技术介绍
一定浓度的次氯酸根离子具有杀菌消毒的作用，但是异常浓度的次氯酸也会带来诸多问题，例如刺激性强而对人体呼吸系统产生伤害，使人体患上多种疾病或与其他物质结合产生致癌物质，严重危害到人体健康。次氯酸根(ClO-)作为反应活性较高的活性氧，在环境中、水体重和生物机体的免疫防御系统中具有重要作用。内源性ClO-可通过过氧化物酶的催化反应而产生，可摧毁入侵的病原体，但若在人体内过量产生或过量摄入都会引发一系列的生理疾病，例如心血管疾病、关节炎、神经元退化与癌症等。为了在生物体内控制ClO-的生理浓度和检测水体中次氯酸跟浓度或含量，需要设计并构建高效选择与快速检测的ClO-荧光探针。荧光探针由于其成本低、操作便捷与特异性识别能力强，已经成为离子监测的一项有力工具，尤其是针对生物学中，已经设计了很多荧光探针用于目标物的检测。但在反应时间、灵敏度、细胞器定位等方面仍有提高的空间。由文献可知，目前具有溶酶体靶向作用的小分子荧光探针对ClO-的特异性检测相对较少。溶酶体作为细胞内的一种主要器官，不仅可产生ClO-，还具有调节分泌活性氧的功能。因此，设计具有溶酶体定位功能且性能优异的ClO-荧光探针对于目标离子的实时监控来说是意义非凡的，同时对自然环境或水体中的次氯酸跟检测都有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷之一，而提供一种对次氯酸根选择性高，抗干扰能力突出的比率型荧光探针。本专利技术所述的比率型荧光探针的化学式为C29H16N4O6，结构式为：本专利技术还提供所述比率型荧光探针的制备方法，该荧光探针的制备过程如下式所示：探针1的合成化合物1(香豆素醛)的合成：将7-羟基-4-甲基香豆素与六次甲基四胺溶解在冰醋酸中，加热搅拌回流；随后在溶液中滴加盐酸，在一定温度下继续加热。反应冷却后，加入冷水(100mL)，用乙醚进行多次萃取，通过旋蒸干燥得粗产品，用Al2O3柱色谱将粗产品进行纯化；再次旋蒸干燥，得到淡黄色固体，即化合物1，化学式为C11H8O4。其中，所述7-羟基-4-甲基香豆素加入量为1.0-10.0g(14.4-42.8mmol)；所述六次甲基四胺加入量为7.2-11.2g(50-70mmol)；所述加入的冰醋酸体积为40-70mL；所述加入的盐酸体积为10-30mL；所述加热搅拌回流具体条件为在80-100℃条件下搅拌回流4-6.5h；所述在一定温度下继续加热的具体为在80-100℃条件下继续加热40-60min；纯化时，所用洗脱液为石油醚和二氯甲烷的混合液，体积比为石油醚：二氯甲烷＝(10-20)：1，优选体积比为10:1。化合物2的合成：化合物2的名称为：6-溴-2-(2-吗啉代乙基)-1H-苯并[异]喹啉-1,3(2H)-二酮，化学式为C18H17BrN2O3。称量4-溴-1,8-萘二甲酸酐和2-氨乙基吗啉溶解在无水乙醇里，加热并回流搅拌反应；反应结束后，室温中冷却，减压旋蒸用于除去反应中溶剂，干燥得粗制品，经柱层析分离将其进行纯化。经减压旋蒸干燥而得到灰白色的固体，即化合物2。其中，所述4-溴-1,8-萘二甲酸酐的加入量为0.56-1.67g(2-8mmol)；所述2-氨乙基吗啉加入量为0.35-0.95g(2-7mmol)；加入的无水乙醇体积为10-30mL；所述回流搅拌反应温度和时间分别为60-80℃，1-10h；所述纯化时的洗脱液为二氯甲烷和甲醇的混合液，其中二氯甲烷和甲醇的体积比例为二氯甲烷：甲醇＝(100-200)：1。化合物3的合成：化合物3为：6-溴-2-(2-吗啉代乙基)-1H-苯并[异]喹啉-1,3(2H)-二酮，化学式为C18H20N4O3。称取化合物2溶解在乙二醇甲醚中，在氮气保护下加热至40-60℃，当溶液变清澈，加入水合肼，将反应液加热至120-130℃，回流搅拌，反应完成后冷却至室温，加入冰水重结晶得到粗产物，冷乙醇润洗，经柱色谱分离将粗产物进行提纯。旋蒸干燥得橙黄色固体，即化合物3。其中，所述化合物2的加入量为190-200mg(0.2-0.8mmol)；所述水合肼加入量为0.5-1.1mL；加入的乙二醇甲醚体积为5－15mL；回流时间为3-5h；所述提纯时的洗脱液为二氯甲烷和甲醇的混合液，其中二氯甲烷和甲醇的体积比为二氯甲烷：甲醇＝(30-50)：1。探针1的合成：称取化合物3与化合物1溶解于乙醇中，滴加少量冰醋酸于混合物之中，加热搅拌反应，反应液冷却至室温，加入冰水，使其冷却重结晶，过滤溶液得到粗产品，经柱色谱分离将粗产品进行提纯。旋蒸干燥得黄色固体，即探针1，化学式为C29H16N4O6，结构式为：其中，所述化合物3的加入量为92-112mg(0.2-0.4mmol)，优选的，加入102mg；所述化合物1的加入量为51-91mg(0.3-0.4mmol)，优选的，加入71mg；所述乙醇加入量为2-7mL，优选的加入5mL；所述冰醋酸加入量0.1-0.5mL；所述加热至30-50℃搅拌1-3h，优选的，加热至40℃搅拌2h；所述洗脱时的洗脱液为比例为二氯甲烷和甲醇的混合液，其中二氯甲烷和甲醇的体积比为二氯甲烷：甲醇＝(10-30)：1；优选的，二氯甲烷和甲醇的体积比为二氯甲烷：甲醇＝20:1。本专利技术的另一目的是通过探针紫外吸收与荧光发射的光学性能变化既能进行“裸眼”鉴别，也可用于实际水样中目标离子的定量检测。此外，其细胞成像实验对探针溶酶体定位的生理功能进行了有效的验证，实现了对内源性ClO-的荧光成像。本专利技术的有益效果如下：本专利技术基于香豆素与萘酰亚胺两种荧光团构建了一种新型溶酶体定位的荧光探针，并将其用于ClO-的比率检测。吗啉环属于碱性基团，其对溶酶体具有很好的靶向作用，利用该定位基团可将探针引入溶酶体内部。实验采用香豆素与萘酰亚胺作为荧光团，主要因为这些结构具有较好的光学性质与生物相容性，并利用C＝N异构化来实现对ClO-的实时高效检测。通过本专利技术的探针紫外吸收与荧光发射的光学性能变化既能进行“裸眼”鉴别，也可用于实际水样中目标离子的定量检测。此外，其成像实验对探针溶酶体定位的生理功能进行了有效的验证，实现了对内源性ClO-的荧光成像。(1)本专利技术中所合成的新型荧光探针分子中含有C＝N键，在加入次氯酸根对其氧化之后，C＝N键会氧化断裂并且生成新的C＝O键，进而实现了其对ClO-的荧光增强型识别，效果显著。(2)本专利技术中设计并合成了一种具有溶酶体靶向作用的比率型荧光探针，可实现对内源性ClO-的荧光检测。对ClO-有很强的选择性，即使是在一些本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比率型荧光探针，所述的比率型荧光探针化学式为C

【技术特征摘要】
1.一种比率型荧光探针，所述的比率型荧光探针化学式为C29H16N4O6，结构式如下：





2.权利要求1所述的比率型荧光探针的制备方法，包括如下步骤：
称取化合物6-溴-2-(2-吗啉代乙基)-1H-苯并[异]喹啉-1,3(2H)-二酮与香豆素醛溶解于乙醇中，滴加少量冰醋酸于混合物之中，加热搅拌反应，反应液冷却至室温，加入冰水，使其冷却重结晶，过滤溶液得到粗产品，经柱色谱分离将粗产品进行提纯，旋蒸干燥得黄色固体，即比率型荧光探针。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述6-溴-2-(2-吗啉代乙基)-1H-苯并[异]喹啉-1,3(2H)-二酮的加入量为92-112mg，所述香豆素醛的加入量为51-91mg，所述乙醇加入量为2-7mL。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈玉婷，魏文雅，木开热木，马新楠，刘学明，管伟民，韩娟，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32