[发明专利]一种钙离子和锌离子双通道罗丹明类荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种钙离子和锌离子双通道罗丹明类荧光探针及其制备方法和应用，其结构式为：制备方法：将罗丹明B与水合肼，反应得到罗丹明B酰肼；将对氨基苯甲酸甲酯和水合肼反应，得到的产物溶于溶剂中，滴加水杨醛，反应得到水杨醛‑4‑氨基苯甲酰肼腙；将三聚氯氰溶于溶剂中，加入缚酸剂，在冰水浴，氮气保护下，滴加罗丹明B酰肼的THF溶液，搅拌得到RSH；将RSH溶解，加入缚酸剂，氮气保护下，滴加水杨醛‑4‑氨基苯甲酰肼腙，反应得到RSHT；将RSHT溶解，加入缚酸剂，N₂保护下滴加水合肼，反应即得。本发明的荧光探针化合物对锌离子和钙离子有很好的选择性，并且应用于在环境应用中不仅方便而且具有较好的使用效果。

技术领域

本发明属于荧光探针材料及其制备领域，特别涉及一种钙离子和锌离子双通道罗丹明类荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

钙离子作为细胞内中的一种重要的信息传递物质，在许多的生理功能中发挥着重要的作用，如肌肉的兴奋收缩、神经递质释放、物质代谢、神经冲动传导等。钙离子作为细胞内的第二信使具有重要的生物学功能，而钙离子的信使功能是通过细胞内游离的钙离子浓度的分布的变化来实现的。精确的测定细胞内游离钙离子浓度是现阶段医学及生物学研究的一项重要内容。而近年来发展起来的钙离子荧光探针测定细胞中游离钙离子浓度具有灵敏度高、反应速度快及细胞功能干扰小等优点，已经获得广泛应用。

锌离子作为生物体细胞内含量最丰富的过渡金属离子之一，它们在许多生理疾病过程，如金属酶的调控，基因的表达，神经信号传导，DNA结合和识别和细胞凋亡等方面起着非常重要的作用。此外，锌离子也是作为一种主要的环境污染金属类离子，而且过量存在可能会导致土壤中微生物系统的破坏。同时，它也是农产品和食品中常见的污染物。因此，锌离子存在超标时，会导致环境污染，食物中锌离子污染，还有食物中锌离子过剩。锌对人体的免疫功能起着调节作用，能够维持人的正常生理机能，促进儿童的正常发育和溃疡的愈合。常用于营养不良、厌食、生长缓慢的儿童，还用于治疗皮疹、脱发、胃炎等。锌离子摄入过多时，会导致口渴、干咳、头疼、高热、寒战等。

目前检测钙离子的方法目前有很多：钙离子有机显色剂法、钙离子荧光指示剂法、钙离子荧光指示剂法、钙离子传感器法和核磁共振法。锌离子检测的主要的方法：原子吸收光谱法、中子活化分析法、原子发射光谱法、X射线荧光光谱法、溶出伏安法、双硫腙比色法、涂层压电传感器发和等离子体感应光谱法等。由于上述方法的劣势(专业性强，步骤复杂，耗时，仪器贵重)，荧光化学传感器离子检测拥有众多的优点，它有望取代传统的方法，如测试速度快，设备简单，“裸眼”可视检测，价格低廉，分子结构易于修饰优化，灵敏度高等优点。近年来有许多关于小分子荧光探针法检测汞离子的报道(Sensors and Actuators B,2017,241,230-238)，但是由于重金属离子固有的荧光猝灭性质，使得发展高灵敏度的荧光探针具有一定的挑战性。罗丹明B类荧光染料是一种很好的生物荧光物质，具有良好的光物理性质，其吸收和发射都在长波处(550nm)，荧光量子产率高，摩尔消光系数大，背景干扰小等优点，因此在发展荧光探针方面具有重要应用前景。

中国专利CN201410271217.6“一种络合锌离子的功能性活性染料及其制备方法与应用”，对锌离子具有较好的选择性，其它常用离子都无明显的干扰，中国专利CN201210405680.6“一种Zn²⁺比率荧光探针化合物和制备方法及应用”的锌离子以2-(4’-氨基-2’-羟基苯基)苯并恶唑为原料，合成具有良好的水溶性，可作为Zn²⁺比率荧光识别探针的化合物。中国专利CN 102702084“一种单\双光子钙离子荧光探针化合物及制备与应用”，该荧光探针有着良好的水溶性，可广泛用于检测动植物、土壤、人体细胞或水体中的钙含量。上述探针虽对金属离子具有较好的选择性和灵敏性，但其只能实现单通道的检测，对单一的金属离子的检测，不能实现同时对Zn²⁺和Ca²⁺离子的检测。

发明内容