[发明专利]一种丙二腈佛尔酮类锌离子荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种丙二腈佛尔酮类锌离子荧光探针及其制备方法和应用，属于分析检测技术领域，其化学结构式如下：本发明通过锌离子与二吡啶分子选择性螯合作用，在20秒内可快速实现对极微量锌离子的选择性识别。本发明制备的荧光探针具有良好的光学特性，可高选择性识别锌离子，且该荧光探针具有大的Stokes位移，较长的荧光发射波长，灵敏度高，选择性好等特点，其合成路线简单，产率高，产品易于分离，纯度高。此探针原料简单易得，成本低，易工业化生产，在环境监测和生物体系统中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于分析检测领域，具体涉及一种丙二腈佛尔酮类锌离子荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

在人体必须的微量元素中，锌是非常重要的一种，含量仅次于铁，是人体不可或缺的微量元素。锌有许多优点，比如能够促进人体的生长发育、维持人体正常食欲、增强人体免疫力等，锌元素在体内的不平衡会导致生理功能出现紊乱，引发各类疾病甚至癌症。除此之外，锌离子在工业上也有其他广泛应用，随着含锌矿石开采、焦炭、玻璃、铝加工、电镀、电子、化肥等行业排放的废水中常含有高浓度的锌，对环境造成的不可逆转的污染和伤害也日益明显。所以实现对环境中和生物体内的锌离子的准确快速的检测变得越来越重要检测。

目前，锌离子的测量方法主要有锌离子选择电极法、锌试剂比色法、离子色谱法等方法，但这些检测方法存在分析时间长，操作方法相对复杂，误差大等问题。而与这些方法相比，荧光探针则拥有选择特异性好、灵敏度高、即时检测和响应迅速等众多优势。这些优点使得其在化学、生物医学等学科领域都有着较为广泛的应用，尤其是在生物医学领域，荧光探针不仅可以用于体外分析还可以用于活体的影像学研究。

近年来，能特异性检测锌离子的小分子荧光探针被大量报道。但上述方法制备探针大多数处于可见光区，荧光发射波短，引起荧光自淬灭和信噪比低，导致荧光检测误差大和灵敏度低等缺点。因此设计一类具有背景干扰小，并可减少对生物体的损伤等优势的近红外荧光探针的锌离子探针有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供了一种丙二腈佛尔酮类锌离子荧光探针及其制备方法和应用，解决现有荧光探针的荧光发射波长短，导致灵敏度低和误差大等问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种丙二腈佛尔酮类锌离子荧光探针，其化学结构式如下：

本发明还提供了上述丙二腈佛尔酮类锌离子荧光探针的制备方法，所述2-(3,3,5-三甲基环己叉基)丙二腈与3-((双(吡啶-2-基甲基)氨基)甲基)-4-羟基苯甲醛在哌啶存在下于有机溶剂中反应，分离、纯化得到所述荧光探针，其合成工艺路线如式(1)所示：

作为优选的，所述2-(3,3,5-三甲基环己叉基)丙二腈、3-((双(吡啶-2-基甲基)氨基)甲基)-4-羟基苯甲醛和哌啶的摩尔比为1：1～2：0.05～0.1，该物料比范围下，产率高，易提纯。

作为优选的，所述有机溶液为乙醇、四氢呋喃或乙腈，该溶剂下，收率最高。

作为优选的，所述反应温度为40～60℃，反应时间为6～10h。

作为优选的，所述分离纯化步骤是向反应后的混合液中加入水，干燥、旋蒸后，以二氯甲烷/甲醇(v/v)＝20:1为洗脱剂进行柱层析。

本发明还提供了上述丙二腈佛尔酮类锌离子荧光探针在检测溶液、细胞或生物体中锌离子的应用。

检测原理：荧光探针与锌离子作用前，探针化合物没有荧光发射；当有锌离子存在时，锌离子与三异丙基氯硅烷基团进行化学结合反应，使得锌离子与3-((双(吡啶-2-基甲基)氨基)甲基)-4-羟基苯甲醛发生螯合作用，阻止其PET效应使其在近红外领域产生强发射峰，因此，可以根据探针分子荧光强度的变化识别和定量检测锌离子。