一种锌离子荧光探针化合物、制备方法及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分析化学技术领域，尤其涉及一种锌离子荧光探针化合物、制备方法 及其应用。
【背景技术】
[0002] 锌离子是一种重要的微量元素，是人体中含量仅次于铁离子的第二丰富的金属阳 离子。它在生命体中起关键作用，如神经传递、酶调节、基因表达和细胞凋亡。许多研究表 明，缺锌会导致以下各种临床疾病，如生长迟缓、免疫系统功能障、厌食症和皮肤损伤。此 外，锌失衡与各种神经系统疾病有关，包括阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎缩性脊髓侧索硬 化症和癫痫等。所以高选择性的识别和检测锌离子对化学、生物学、临床医学等学科具有十 分重要的意义。
[0003] 目前常见的用于锌离子的检测方法一般包括比色法、分光光度法、电化学法、原子 吸收法、色谱分析法和质谱分析法等。但是由于设备成本高、样品制备繁琐和测试时间长等 缺陷，限制了这些方法在实际检测中的广泛应用。而荧光探针分析法具有选择性好、灵敏度 高、价格低廉、操作简单、重现性好等优势，成为近几年的研究热点之一。
[0004] 焚光探针分子通常由三部分组成:焚光团F(f Iuorophore)、识别团R(receptor)和 连接体S (spacer )，识别团R与焚光团F之间直接或通过连接体S相连接。
[0005] 现在使用的锌离子荧光探针，大多数是以紫外激发的喹啉或可见光激发的荧光素 以及席夫碱、香豆素等化合物为荧光团而合成的"开-关"型荧光探针。但它们普遍存在着一 些问题，如选择性不充分、受环境温度、溶剂极性、PH值、荧光团自身浓度、仪器设备等因素 的影响，使得测量结果存在较大的偏差。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的在于提出一种分子结构简单、产率高、对锌离子具有良好的选 择性和灵敏性的锌离子荧光探针化合物。
[0007] 本发明的另一个目的在于提出一种工艺简单、原料易得、易于实施的锌离子荧光 探针化合物的制备方法。
[0008] 本发明的再一个目的在于提出一种锌离子荧光探针化合物的应用。
[0009] 为达此目的，一方面，本发明采用以下技术方案：
[0010] -种锌离子焚光探针化合物，其特征在于，其化学分子式为C39H35N7O2，分子结构式 为：
[0012] 优选的，所述锌离子荧光探针化合物是以2-(2'-羟基苯基)苯并噁唑化合物为母 体结构，经过衍生化得到的。
[0013] 另一方面，本发明采用以下技术方案：
[0014] -种锌离子荧光探针化合物的制备方法，按下列步骤进行：
[0015] 步骤A、将2_(2 羟基苯基)苯并噁唑溶解于CF3COOH溶液中，分批加入六亚甲基四 胺对原料进行甲酰化，纯化后得到中间体I;
[0016] 步骤B、将二甲基吡啶胺逐步滴加到中间体I的MeOH溶液中进行反应；
[0017] 步骤C、加入NaBH(OAc)3继续反应；
[0018]步骤D、旋转蒸发去除溶剂后用pH=ll的卤水冲洗，然后采用二氯甲烷溶液进行萃 取；
[0019] 步骤E、将步骤D中萃取后的有机相进行干燥、旋蒸和纯化后获得最终化合物。
[0020] 优选的，步骤A中的所述中间体I的化学分子式为C15H9NO4,
[0021] 分子结构式为：
[0022] 优选的，所述最终化合物其化学分子式为C39H35N7O2,分子结构式为：
[0024] 优选的，步骤A中，对原料进行甲酰化后进行步骤A2，步骤A2为，加热回流，并采用 TLC法检测反应进程直至反应完全；
[0025] 优选的，步骤A2后进行步骤A3，步骤A3为，将反应完全后的溶液冷却后加入盐酸酸 化，并米用EtOAc溶液进行萃取；
[0026] 优选的，步骤A3后进行步骤A4,步骤A4为，对步骤A3获得的有机相用饱和食盐水冲 洗后用无水Na 2SO4干燥；
[0027] 优选的，步骤A4后进行步骤A5,步骤A5为采用柱层析方式对步骤A4中干燥后的有 机相进行分离获得所述中间体I;
[0028] 优选的，2-(2'_羟基苯基)苯并噁唑(HBO)与六亚甲基四胺的摩尔比为1:2.2。
[0029]优选的，步骤B中，中间体I与二甲基吡啶胺的摩尔比为1:2;
[0030]优选的，步骤B中，将二甲基吡啶胺逐步滴加到中间体I的MeOH溶液中反应2小时。 [0031] 优选的，步骤C中，中间体I与NaBH(0Ac)3的摩尔比为1:2.4;
[0032] 优选的，步骤C中，加入NaBH(OAc)3后反应8小时。
[0033]优选的，步骤E中，采用K2CO3对步骤D中萃取后的有机相进行干燥；
[0034] 优选的，步骤E中，采用柱层析方式进行纯化。
[0035] 再一方面，本发明采用以下技术方案：
[0036] 一种锌离子荧光探针化合物的应用，锌离子荧光探针用于水环境体系中锌含量传 感检测，所述的传感检测是荧光强度检测。
[0037]本发明的有益效果为：
[0038]本发明提供的锌离子荧光探针化合物分子结构简单、产率高、对锌离子选择性好、 灵敏度高、抗其他金属离子干扰能力强，是一种理想的锌离子传感分子。
[0039] 本发明提供的锌离子荧光探针化合物的制备方法工艺简单、原料易得、易于实施 且探针产率高。
【附图说明】
[0040] 图Ia是2-(2'-羟基苯基)苯并噁唑的分子结构式；
[0041]图Ib是乙二胺四乙酸的分子结构式；
[0042]图Ic是N，N，N，N-四（2-吡啶甲基）乙二胺的分子结构式；
[0043]图Id是二-2-吡啶甲基胺的分子结构式；
[0044]图2是本发明提供的锌离子荧光探针化合物的合成路线图；
[0045]图3是本发明提供的锌离子荧光探针化合物的荧光强度和Zn2+的滴定曲线图。
【具体实施方式】
[0046]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0047] 如图Ia所示，2-(2'_羟基苯基)苯并噁唑(HBO)具有酮式和烯醇式双重发射比率型 荧光探针的特点，可有效消除上述因素引起的数据失真，从而使测量结果更加准确。而且其 具有较高的荧光量子产率和较大斯托克斯位移(Stokes shift)等优点，有望成为锌离子荧 光探针的理想荧光团分子。
[0048]对于Zn2+而言，经典的识别团R部分是乙二胺四乙酸(EDTA)(如图Ib所示)和N，N，N， N-四（2-吡啶甲基）乙二胺(TPEN)(如图I c所示)及其衍生物。EDTA对Zn2+和Cd2+没有选择性， 因此，单纯以EDTA作为识别团R的荧光探针，基本上无法完成对于Zn 2+和Cd2+的选择性检测。 而对于TPEN而言，由于其对Zn2+和Cd 2+的络合性存在一定差异，可以将其作为锌离子荧光探 针的识别团分子。
[0049]综上所述，本发明提出一种以2_(2'_羟基苯基)苯并噁唑为荧光团（即母体结构）， 以N，N，N，N-四（2-吡啶甲基）乙二胺的部分骨架，即二-2-吡啶甲基胺(DPA)(如图Id所示)作 为识别团的锌离子焚光探针化合物，其化学分子式为C39H35N7O2，分子结构式为：
[0051 ]从而实现对锌离子的高选择性和高灵敏性的检测。
[0052] 进一步的，本发明还提供了 了上述锌离子荧光探针化合物的制备方法，如图2所 示，其制备方法具体按下列步骤进行：
[0053] 步骤41、将2-(2'-羟基苯基）苯并噁唑（冊0)(40011^，1.9111111〇1)溶解于1511^ CF3COOH溶液中，然后分批加入六亚甲基四胺(583mg，4.18mmo 1)对原料进行甲酰化。
[0054] 步骤A2、加热回流，并采用TLC法检测反应进程直至反应完全，此过程大约为18小 时。
[0055] 步骤A3、将反应完全后的溶液冷却后加入30mL6M的盐酸进行酸化，然后采用EtOAc 溶液进行萃取，优选萃取三次，每次20mL。
[0056] 步骤A4、对步骤A3获得的有机相用40mL饱和食盐水冲洗后用无水Na2SO4干燥。