[发明专利]一种磷光氟离子探针及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属于化学/生物传感器技术领域，具体涉及一种磷光氟离子探针及其制备和在水相氟离子检测和细胞成像领域中的应用。

背景技术

生物识别和生物传感已经成为一个重要的研究领域，尤其是阴离子的检测变的尤为重要。氟广泛存在于自然界中，氟化物是人体必须的微量元素之一。但同时含氟化合物是有毒性的，氟化物对人体毒性取决于氟离子的浓度和摄入量。饮用水中含氟的适宜浓度为0.5-1.0mg/L，长期饮用高氟水则会给人体带来不利影响，严重的会引起氟斑牙和氟骨病。氟及氟化物作为重要的化学物质在各个行业有着广泛的应用。化肥、农药、化工、石化行业等在生产中使用含氟化学品或生产含氟化工产品，产生了相应的含氟废水，必须对含氟工业废水加以处理和监测。因此实现对氟离子简便、快速的检测在临床医学中表现出越来越重要的作用。

检测氟离子的机理主要有两类:一是利用路易斯酸碱相互作用,即硼原子作为路易斯酸与作为路易斯碱的氟离子之间产生强的亲和力而实现选择性识别;二是利用氢键作用,即许多氢键给体如脲基、吡咯/杯吡咯、酰胺或咪唑能够与氟离子形成氢键从而达到检测的目的。但是，基于氢键相互作用的氟离子探针选择性较差；基于三芳基硼的氟离子探针选择性较好（CN102617652A），但很难实现水相氟离子检测。对氟离子的检测往往很难在水溶液中实现，并且由于检测过程受到其它多种阴离子的干扰，专一性受到限制。

近几年，利用硅与氟的特殊的相互作用，可以成功实现了纯水溶剂体系中氟离子的快速检测（Angew.Chem.Int.Ed.2010,49,4915–4918）。但是现在基于硅与氟相互作用实现氟离子检测的荧光探针都是基于荧光信号的检测，荧光信号检测在实际应用中容易受到背景荧光的干扰，从而降低了检测的灵敏度和信噪比。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。为了进一步提高检测的信噪比和灵敏度，并实现水相溶液中的氟离子检测，有必要设计合成新型的基于磷光信号的氟离子探针。

发明内容

发明的目的在于提供一种磷光铱配合物，给出它们的制备方法，并提出这类配合物在检测氟离子及其在细胞标记、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氟离子的响应性能。发明目的主要是本申请中解决现有技术中的缺点。

技术方案：本发明的的磷光铱配合物具有如下结构通式：：

其中配体为具有以下结构的杂环化合物中任一种：

制备方法路线如下：

具体步骤：首先将2-氨基苯硫醇与对羟基苯甲醛在110℃作用下反应72h得到4-（苯并噻唑-2-基）苯酚；然后再与二苯基叔丁基氯硅烷反应24h得到C^N配体，将C^N配体与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配体反应，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：

本发明C^N配体中硅氧键与氟离子发生反应，使硅氧键断裂，从而导致铱配合物的磷光发射减弱；首先实现了复杂水环境下对于氟离子的检测，其次实现了很好的选择性，最后是实现了细胞环境下对氟离子的成像。

附图说明

图1.本发明中合成的配合物对氟离子的紫外-可见光谱变化图。

图2.本发明中合成的配合物对氟离子的荧光发射光谱变化图。

图3.本发明中合成的配合物的选择性测试。

图4-1本发明中合成的配合物单光子细胞成像没加入氟离子。

图4-2本发明中合成的配合物单光子细胞成像加入氟离子。

图4-3本发明中合成的配合物双光子细胞成像没加入氟离子。

图4-4本发明中合成的配合物双光子细胞成像加入氟离子。

图5-1本发明中实施例1中化合物1的核磁。

图5-2本发明中实施例1中化合物2的核磁。

图5-3本发明中实施例1中化合物4的核磁。