[发明专利]“on-off-on”型连续性检测的荧光探针及其制备方法和应用

说明书

本发明属于荧光探针领域，涉及一种水溶性苝酰亚胺荧光探针的制备和应用，特别是指“on‑off‑on”型连续性检测的荧光探针及其制备方法和应用。化学结构式为：。本发明的苝酰亚胺荧光探针能够快速连续性检测Fe³⁺（或Cu²⁺）和HPO₄^2‑离子，是一类on‑off‑on型荧光探针。II‑Cu²⁺和II‑Fe³⁺体系对HPO₄^2‑离子的检出限分别为6.115×10^‑5mol L^‑1和2.11×10^‑4 mol L^‑1。具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于荧光探针领域，涉及一种水溶性苝酰亚胺荧光探针的制备和应用，特别是指“on-off-on”型连续性检测的荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

众所周知，Fe³⁺ 离子对脂类和蛋白质等细胞具有促进作用，过量的Fe³⁺ 离子会患高铁血红蛋白血症；Cu²⁺ 离子对体内许多酶具有抑制作用，使细胞膜受损，严重时会引起胃肠黏膜溃疡、溶血、肝坏死、肾损害，甚至发生低血压、休克死亡。此外，HPO₄^2- 是人体含量第二丰富的磷酸盐类化合物，其对于骨矿化、肌肉疲劳、酸碱平衡、细胞信号传导、碳水化合物和脂肪的利用等起着至关重要的作用。因此，实现对Fe³⁺、Cu²⁺ 和HPO₄^2- 离子的快速简便检测具有现实意义。

荧光探针利用荧光性能与离子浓度的关系可以对离子进行检测，具有方便可操作、较高选择性和灵敏性等优点，而且不需要借助昂贵的仪器，非常适用于重金属离子的实时或原位检测。

苝酰亚胺（PDI）具有良好的光热和化学稳定性、较高的荧光量子产率、较大的斯托克斯位移以及易修饰性等优点，能够作为优良的荧光探针发色团。专利201310718624.2，公开了一种双功能水溶性苝酰亚胺衍生物的合成及其应用，通过巯基对醛基的保护反应得到双功能水溶性苝酰亚胺衍生物。基于汞离子对双功能水溶性苝酰亚胺衍生物的醛基的解保护反应，实现在水中高灵敏度和高选择性的快速检测微量汞离子的目的；但是由于苝酰亚胺其自身结构容易发生π-π堆积，导致水溶性较差，限制了应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明在PDI结构中引入了亲水性基团，制备了一种水溶性苝酰亚胺荧光探针，公开了一种“on-off-on”型连续性检测的荧光探针及其制备方法和应用；该探针可实现“on-off-on”型连续性检测Fe³⁺（或Cu²⁺）和HPO₄^2- 离子，具有应用前景。

本发明的技术方案是这样实现的：

“on-off-on”型连续性检测的荧光探针，其化学结构式为：

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上述的荧光探针的制备方法，步骤如下：

（1）向反应容器中依次加入二溴苝四酸酐，N-甲基吡咯烷酮和乙酸，搅拌均匀后，加入D-天冬氨基酸-叔丁酯，反应完全后，将反应混合物倒入水中，过滤沉淀，烘干得粗品，在经过硅胶柱分离提纯得到棕红色固体即式（I）所示的化合物；

技术路线为：

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（2）向反应容器中依次加入化合物I、4-（2-氨乙基）吡啶和碳酸钾，溶于无水DMF中，搅拌均匀后，反应至完全，将反应混合物倒入冰乙醚中，搅拌后进行重结晶，抽滤，烘干得到棕红色固体即式（II）所示的化合物；

技术路线为：

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