[发明专利]可溶于水体系的磷光铱配合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学/生物传感器技术领域，具体涉及一类基于铱配合物的水溶性半胱氨酸和高半胱氨酸磷光探针的制备方法及其在细胞标记、成像领域中的应用。

背景技术

含巯基的氨基酸如半胱氨酸和高半胱氨酸(图1)对维持人体生理平衡起着关键的作用。例如，半胱氨酸和高半胱氨酸对细胞与生物体内组织器官的生长是必不可少的。半胱氨酸的缺乏会造成严重的人体健康问题，如生长缓慢、头发脱色、皮肤损伤、肌肉和脂肪损失以及肝脏损害等。而缺乏高半胱氨酸更加危险，它能导致老年痴呆症、心血管疾病与骨质疏松症等疾病。所以，检测半胱氨酸与高半胱氨酸意义重大。

半胱氨酸和高半胱氨酸的分子结构

在现有的检测生物硫醇的技术中，荧光化学传感器因其简便与通用性而得到广泛应用。相比有机荧光，具有d⁶、d⁸和d¹⁰电子结构的磷光重金属配合物具有优异的光物理性质，如大的斯托克斯位移可以很容易区分激发和发射峰，能使用可见光进行激发，长的发射寿命有利于使用时间分辨技术有效地与背景荧光信号区分开以提高检测的信噪比和灵敏度等。

然而，大多数的金属配合物磷光探针仅限于检测有机溶液中的半胱氨酸和高半胱氨酸。到目前为止，仅少数探针能通过荧光共焦显微镜检测细胞中的半胱氨酸和高半胱氨酸。其关键问题在于目前所报道的金属配合物磷光探针的水溶性不好，要实现细胞中检测半胱氨酸和高半胱氨酸，水和有机溶剂，如二甲基亚砜的混合溶剂是成像实验必需的，而有机溶剂对细胞具有毒性。因此，有必要发展全新的、完全水溶的金属配合物半胱氨酸和高半胱氨酸磷光探针以及活细胞磷光探针。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一类可溶于水体系的磷光铱配合物，给出它们的制备方法，并提出这类配合物在检测半胱氨酸和高半胱氨酸及其在细胞标记、成像中的应用。利用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱检测配合物对半胱氨酸和高半胱氨酸的响应性能。

技术方案：本发明的可溶于水体系的磷光铱配合物具有如下结构式：

其中，BF₄^-、Cl^-或Br^-，R分别代表：

其中，Br^-或I^-，Z＝H或Na。制备方法路线如下：

具体是将4-(2-吡啶基)-苯甲醛与IrCl₃·3H₂O在2-乙氧基乙醇和水的混合比为3∶1/v∶v的溶剂中回流反应24小时，得到的二氯桥中间体与邻菲咯啉衍生物，在二氯甲烷与甲醇的混合比为2∶1/v∶v的溶剂中回流4小时，然后加入需要交换的离子盐室温搅拌1小时后，旋出溶剂，将得的固体用柱层析方法分离，即得到所述铱配合物。

有益效果：通过核磁共振(NMR)、色质联机(GCMS)、基质辅助激光解析时间飞行质谱(MALDI-TOF-MS)等表征铱配合物材料及中间体的结构，利用紫外吸收光谱、荧光发射光谱检测半胱氨酸和高半胱氨酸的加入对光物理性质，以及对能量传递过程的影响。

本发明C^N配体中醛基与半胱氨酸和高半胱氨酸的氨基和巯基发生环化反应生成噻唑环，导致铱配合物的磷光发射增强；利用含季铵盐，磷酸盐，磺酸盐，羧酸盐的N^N配体实现水溶性，从而实现在水体系中对半胱氨酸和高半胱氨酸的检测。

附图说明

图1.本发明中合成的配合物对半胱氨酸及高半胱氨酸的紫外-可见光谱变化图。图1a为半胱氨酸，图1b为高半胱氨酸。

图2.本发明中合成的配合物对半胱氨酸及高半胱氨酸的荧光发射光谱变化图。图2a为半胱氨酸，图2b为高半胱氨酸。

图3.本发明中合成的配合物的选择性测试。

具体实施方式

本发明提出用于在水体系中检测半胱氨酸和高半胱氨酸的磷光铱配合物，其具体结构式为：

其中，BF₄^-、Cl^-或Br^-，R可分别代表：

其中，Br^-或I^-，Z＝H或Na。

本发明提出的水溶性磷光铱配合物其制合成路线如下：