[发明专利]一种用于检测水相中锌离子的近红外荧光探针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于小分子荧光探针领域，特别涉及一种用于检测水相中锌离子的近红外荧光探针及其制备方法。

背景技术

锌是人体必需的微量元素之一，在人体内的含量只次于铁排在第二位，其可作为一种辅助因子调控蛋白质或酶的活性。另外锌离子还具有神经调节功能，确锌是可引起神经生长发育受阻，而且会导致性器官发育迟缓，表现为前列腺和精囊发育不全，精子减少，导致性生理机能降低。

由于锌阳离子Zn²⁺最外层电子分布为3d¹⁰4s⁰，不显现任何波谱或磁信号，因此常用的紫外光谱、圆二色谱、核磁共振、电子顺磁共振和穆斯堡尔光谱仪等均不适用于Zn²⁺的测定。

测定痕量锌常采用的方法有：原子吸收光谱法，属于常规元素分析法，但对于痕量的元素的测定灵敏度低，操作复杂；塞曼效应石墨原子吸收光谱法，是一种准确可靠的方法，但同样操作复杂，而且费用高昂，难以大规模应用。更重要的是这些方法无法在不损伤生物体系的活细胞和活组织的前提下，在其中应用。更无法实时检测生物体系的活细胞和活组织中的锌离子浓度的变化。

现有技术中，荧光分子探针技术应用于离子的检测，可实现原位检测，由于普通的荧光分子探针在水溶液中溶解性差，或者选择性差，因此需要设计一种能够在水溶液中表现出良好的性能的荧光分子探针，同时大部分对锌离子识别的荧光探针分子处于短波长区，激发时会对细胞产生损伤，并且生物体中自发荧光对检测也产生了严重的干扰，使其在应用中受到了一定的限制。因此设计合成能在水相中检测锌离子的近红外的荧光探针在实际应用中具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能检测水相中锌离子的近红外荧光探针，从而准确、灵敏地检测出水相中、细胞中、生物体中的锌离子的浓度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种检测水相中锌离子的近红外荧光探针，其结构式如下所示：

。

上述近红外荧光探针的制备方法包括以下步骤：

1） 将2-氯甲基吡啶盐酸盐溶解在水中制得2-氯甲基吡啶盐酸盐水溶液，然后加入氢氧化钠，然后边搅拌边加入N-叔丁氧羰基乙二胺、相转移催化剂、碘化钾、四氢呋喃，在惰性气体气氛中，室温下搅拌2～5天，制得中间产物3-甲氧基-N,N-二（2-氯甲基吡啶）苯胺；其中，2-氯甲基吡啶盐酸盐水溶液的浓度为1～1.4mol/L；所述相转移催化剂为十六烷基三甲基溴化铵；2-氯甲基吡啶盐酸盐、氢氧化钠、N-叔丁氧羰基乙二胺的摩尔比为1∶1.5～2.5∶0.3～0.5；所述中间产物N'-叔丁氧羰基-N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺的结构式为：

；

2）将N'-叔丁氧羰基-N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺溶于二氯甲烷中，然后置于冰水浴中，边搅拌边缓慢加入三氟乙酸，滴加完毕后，室温下搅拌1～3小时，制得N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺；其中，N'-叔丁氧羰基-N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺、三氟乙酸，二氯甲烷的摩尔比1∶18～22：15～17；所述N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺的结构式为：

；

3）在惰性气体气氛中，混合N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺、1-溴萘、叔丁醇钠、钯催化剂、辅助催化剂、甲苯，回流1～2天，制得中间产物N'-（1-萘基）-N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺；其中，N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺、1-溴萘、叔丁醇钠、钯催化剂、辅助催化剂摩尔比为1∶1.1～1.3∶1.5～1.7：0.2～0.4: 0.4～0.8；所述把催化剂为三(二亚苄基丙酮)二钯；所述辅助催化剂为(+/-)-2,2'-双(二苯基膦)-1,1'-联萘；所述中间产物N'-（1-萘基）-N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺：

；

4）混合N'-（1-萘基）-N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺、2-亚硝基-3-乙氨基-4-甲基苯酚盐酸盐、浓盐酸、甲醇，回流反应3-8小时，得到近红外荧光探针；所述的2-亚硝基-3-乙氨基-4-甲基苯酚盐酸盐为实验室合成；所述浓盐酸为浓度为36%（质量百分数），其中N'-（1-萘基）-N,N-二（2-氯甲基吡啶）乙二胺、2-亚硝基-3-乙氨基-4-甲基苯酚盐酸盐的摩尔比为1∶0.8～1.2。

上述近红外荧光探针对水相中的锌离子（Zn²⁺）有很专一的识别效果，而且产生的荧光强度与浓度在1×10^-6M到20×10^-6M范围内的锌离子的浓度成线性关系。