[发明专利]含罗丹明咪唑类六元环化合物及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及含罗丹明咪唑类六元环化合物及其制备方法与应用。本发明所述化合物能提高识别金属铜离子水解速率、完全的咪唑类化合物引入到此体系中，合成一系列含罗丹明咪唑类六元环化合物，对金属铜离子的裸眼识别能力为最高为80nM，检测极限为35pM，荧光量子产率为0.63，成功实现了在腺癌人类肺泡基底上皮细胞中识别Cu²⁺。

技术领域

本发明涉及分析化学技术领域，尤其是一种含罗丹明咪唑类六元环化合物及其制备方法与应用。

背景技术

过渡金属离子是生物体内不可缺少的重要成分，在许多生物体中都参与了多种基本的生理过程。其中，铜是一种极为重要的过渡金属，负责各种器官的正常功能和代谢过程。然而，Cu²⁺的缺乏会导致生长衰竭和神经退行性疾病，而在生物过程中过量的Cu²⁺会导致严重阿尔茨海默症、威尔逊病和代谢紊乱。当前，通过以荧光化学传感器能够有效，选择性地监测金属离子在活细胞、亚细胞微环境分布和动态波动，对金属介导的多种生理病理过程、疾病诊断的深入了解引起了广泛的关注。

科研工作者开发了以香豆素、姜黄素、芘、萘二甲酰亚胺、花青素、氟硼吡咯、罗丹明等为荧光团为母体的荧光小分子探针。其中以罗丹明代表，由于其优异的光物理性质，如高的消光系数、优良的量子产率、良好的光稳定性和相对较长的发射波长，具有很高的优势。因为罗丹明螺旋体内酯或螺旋体内酯衍生物无荧光和无色，而相应的螺旋体内酯/内酯开环后产生强烈的荧光发射和粉红色荧光增强型探针。基于此，在螺旋体内酯环上适当的配体在加入金属离子后会引起颜色变化和荧光变化，成为了科研工作者设计检测铜离子的首选。

1997年，Czarnik小组[Dujols，V.；Ford，F.；Czarnik，A.W.J.Am.Chem.Soc.1997，119，7386-7387]报告了罗丹明B酰肼开环反应检测Cu²⁺的开创性工作。罗丹明B酰肼被用作Cu²⁺的荧光化学剂量计，可以选择性地识别Cu²⁺，同时Cu²⁺-促进水解可以得到荧光罗丹明B。实验表明，该系统可检测到10nM Cu²⁺。

2008年Swamy等[Swamy，K.M.K.；Ko，S.K.；Kwon，S.K.；Lee，H.N.；Mao，C.；Kim，J.M.；Lee，K.H.；Kim，J.；Shin，I，；Yoon，J.Chem.Commun.2008，5915-5917]报道了以硼酸连接的铜离子荧光和比色化学探针。以螯合机制，实现了在不同金属离子中对Cu²⁺的高选择性荧光增强模式，该探针对其裸眼识别能力为300μM，荧光量子产率0.45，成功的实现了在检测哺乳动物细胞和生物体中的铜离子方面的应用。

2012年Kumar等[Kumar，M.；Kumar，N.；Bhalla，V.；Sharma，P.R.；Kaur，T.Org.Lett.2012，14，406-409]报告了含罗丹明肼类五元环化合物，通过以水解机制，该化合物对铜离子的检测极限为20nM，荧光量子为产率0.19。实现了在人前列腺癌细胞中铜离子的成像。

传统的罗丹明五元环结构难以提高对铜离子检测能力。因为，以罗丹明五元环C-N键对铜离子检测机理大致分为两类：1)螯合模式和2)水解模式，但是探针与铜离子螯合效率低和水解不彻底。与此同时，传统的罗丹明五元环内酰胺结构通常在酸性溶液中表现出一种“不稳定”的特性，从而给其应用带来了不确定性和局限性。因此，探索新的有利螺旋体环骨架是提高铜离子检测能力的一条可行路径。

2012年Wu等[Wu，C.；Bian，Q.N.；Zhang，B.G.；Cai，X.；Zhang，S.D.；Zheng，H.；Yang，S.Y.；Jiang，Y.B.Org.Lett.2012，14，4198-4201]首次报道了罗丹明类六元环化合物，通过参与C-N键的裂解和异硫氰酸基团的形成，该探针对铜离子的裸眼识别能力为10μM，荧光量子产率为0.079。