一种罗丹明6g衍生物及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明提供了一种罗丹明6G衍生物，及基于该衍生物的荧光传感器的制备方法和应用，其中所述罗丹明6G衍生物的化学结构式如下。通过本发明的罗丹明6G衍生物在重金属离子检测中的应用，发现其对铜离子具有很好的检测效果。与现有技术相比，本发明采用的原料易得，合成步骤简单，后处理亦很方便，较易实现大规模生产，在检测生物活体以及环境中的铜离子方面有很大的应用前景。
【专利说明】
一种罗丹明6G衍生物及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于有机合成领域，具体涉及罗丹明6G衍生物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 铜是人体重要的微量元素，在线粒体的呼吸、铁的吸收、酶的氧化还原等不同的生 理过程中起着十分重要的作用。但若体内的铜离子代谢平衡遭到破坏，有可能引起代谢紊 乱和诸多疾病，如胆固醇升高，动脉弹性降低，血压升高。此外，由于铜离子大量地开采和广 泛地使用，使得铜也成为一个重要的金属污染物。鉴于其对生命和环境的重要性，科学家们 一直致力于采用选择性比色和荧光传感器实现对铜离子在生物和环境系统中检测的研究。
[0003] 近年来，荧光分子传感技术由于具有灵敏度高、操作简单、成本低等特点，已经成 为检测金属离子污染的重要手段。荧光增强传感材料可减少检测错误，对复杂体系检测准 确，可同时用多种检测物对不同分析物进行检测。罗丹明及其衍生物作为开/关形式的荧光 传感器，具有较高的荧光量子产率，较大的摩尔消光系数，在可见光区域内具有较长的发射 和吸收波长等特点，在铜离子和汞离子识别的领域得到越来越广泛的重视。
【发明内容】
[0004] 基于吡咯酰腙通常情况下只能与金属铜离子能够形成稳定的配合物，故含吡咯环 的罗丹明酰腙衍生物具有较好的二价铜离子识别性能。本发明主要目的在于提供一种可检 测二价铜离子的灵敏度高、选择性好的金属离子荧光传感器;另一目的是提供该荧光传感 器的制备方法和应用。
[0005] 本发明的技术方案是，一种罗丹明6G衍生物，所述罗丹明6G衍生物具有如下结构 式：
[0007] 本发明还提供了一种罗丹明6G衍生物的制备方法，具体制备方法如下:S1:将3,4_ 二甲基-5-甲酰基-吡咯-2-甲酸乙酯首先用甲醇溶解，再加入罗丹明6G酰肼；
[0008] S2:将S1所得混合物在常压下回流，反应时间10-12h;
[0009] S3:将S2所得溶液冷却至室温后，有白色固体析出，减压过滤，取滤渣；
[0010] S4:将S3所得产品用甲醇洗涤，得到罗丹明6G衍生物（罗丹明6G酰肼缩3,4_二甲 基-5-甲酰基吡咯-2-甲酸乙酯）。
[0011]本发明还提供了罗丹明6G衍生物的一种用途，即本发明提供的罗丹明6G衍生物在 作为检测细胞内铜离子的荧光传感器的应用。
[0012] 本发明还提供了一种用于检测细胞内铜离子的荧光传感器，所述荧光传感器主要 由上述罗丹明6G衍生物组成。
[0013] 本发明提供的目标产物在重金属离子检测中的应用，对二价铜离子有很好的检测 效果，与现有技术相比，本发明采用的原料易得，合成步骤简单，后处理亦很方便，较易实现 大规模生产，具有快速、简便、灵敏度高、特异性强的特点，在检测生物活体中的铜离子方面 有很大的应用前景。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明实施例1制得的罗丹明6G衍生物的核磁共振氢谱谱图，其中，（1-1)和 (1 -2)为核磁共振氢谱谱图通过断裂线拆分的两部分；
[0015] 图2为本发明实施例1制得的罗丹明6G衍生物的质谱谱图；
[0016] 图3为本发明实施例1制得的罗丹明6G衍生物的单晶衍射结构图；
[0017] 图4为本发明实施例1制得的罗丹明6G衍生物的与二价铜离子作用生成配合物的 质谱谱图；
[0018] 图5为本发明实施例1制得的罗丹明6G衍生物的乙腈/水(体积比1:1)溶液(5X10_ 6mol/L)中加入不同浓度Cu 2+(0~15Xl(T6m〇l/L)紫外光谱图；
[0019]图6为本发明实施例1制得的罗丹明6G衍生物的乙腈/7K(体积比1:1)溶液(5ΧΠΓ 6mol/L)中加入不同浓度Cu2+(0~15Xl(T6m〇l/L)荧光光谱图；
[0020] 图7为在Hela细胞用5Xl(T6m〇l/L罗丹明6G衍生物培育5小时后的荧光成像图； Hela细胞用5Xl(T6m〇l/L上述罗丹明6G衍生物作为荧光传感器培育5小时后加入Cu 2+，继续 培育5小时后使用Olympus FV500-IX70激光共聚焦显微镜进行荧光成像。
[0021] 其中：a为上述荧光传感器明场下的成像图；b为上述荧光传感器荧光成像；c为上 述荧光传感器明场图和荧光图叠加后的图片；d为上述荧光传感器+Cu 2+明场下的成像图；e 为上述荧光传感器+Cu2+荧光成像图；f为上述荧光传感器+Cu2+明场图和荧光图叠加后的图 片。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体实施例进一步详细说明本发明，本发明实施例采用的试剂和 原料为常规市场购买得到。
[0023] 实施例1:
[0024]罗丹明6G衍生物的合成
[0025] 将0.195g 3,4_二甲基-5-甲酰基-吡咯-2-甲酸乙酯溶于10mL甲醇中，再加入 〇.43g罗丹明6G酰肼，常压下回流搅拌12h，冷却至室温后析出大量固体，减压过滤，将滤渣 用甲醇洗涤得到白色固体即为罗丹明6G衍生物（罗丹明6G酰肼缩3,4_二甲基-5-甲酰基吡 咯-2-甲酸乙酯），其产率为58%。
[0026] 本发明制得的荧光探针的单晶衍射结构图具体如图3所示，采用核磁共振仪对制 得的罗丹明6G衍生物进行核磁共振分析，结果如下：
[0027] 4 NMR(400MHz，DMS0-d6) ;δ(ρρπι) :11.481 (s，lH，NH)，9.032(s，lH，CH = N)， 7.847-7.867(m，lH，Aryl-H)，7·540-7.585(m，2H，Aryl-H)，7.041-7.059(d，lH，Aryl-H)， 6.262(s，2H，Aryl-H)，6.106(s，2H，Aryl-H)，5.030-5.057(t，2H，NH-CH2)，4.142-4.194(d， 2H，CH 2-0)，3·069-3·135(m，4H，CH2-NH)，2.098(d，3H，CH3)，1.819(s，6H，2CH 3)，1.746-1.766(d，3H，CH3) ,1.217-1.253(t，3H，CH3) ,1.155-1.190(t，6H，2CH3);具体核磁图谱见图 1;
[0028] 质谱:ESI-MS:m/z = 605.98for[M] +，具体质谱谱图见图 2。
[0029] 实施例2
[0030] 将0.195g 3,4_二甲基-5-甲酰基-吡咯-2-甲酸乙酯溶于10mL甲醇中，再加入 〇.43g罗丹明6G酰肼，常压下回流搅拌14h，冷却至室温后析出大量固体，减压过滤，将滤渣 用甲醇洗涤得到白色固体即为罗丹明6G衍生物（罗丹明6G酰肼缩3,4_二甲基-5-甲酰基吡 咯-2-甲酸乙酯），其产率为62.3%。
[0031] 实施例3
[0032]罗丹明6G衍生物对二价铜离子的光学性质测定
[0033]将上述制得的罗丹明6G衍生物作为荧光传感器在乙腈/水(体积比1:1)介质中配 制成摩尔浓度为5X10_6mol/L的溶液，分别在含摩尔浓度为0~15Xl(T6m 〇l/L的Al3+，Ca2+， Co2+，Cr3+，Cu2+，Fe3+，Hg 2+，K+，Mg2+，Mn2+，Na+，pb2+，Zn 2+等金属离子的溶液中加入等量的上述 荧光传感器溶液，其中，Cu2+能够与罗丹明6G衍生物荧光传感器反应生成1:2型配合物，产生 绿色荧光，该产物的质谱谱图具体见图4。
[0035] 1、发射光谱的测定
[0036]浓度为5 X ΙθΛιοΙ/L的罗丹明6G衍生物作为荧光传感器的乙腈/水(体积比1:1)溶 液中分别加入浓度为Omo 1 /L，Ο · 5 X 10-6mo 1 /L，1 X 10-6mo 1 /L，1 · 5 X 10-6mo 1 /L，2 X 10-6mo 1 / L，2.5X10-6mol/L，3X10-6mol/L，3.5X10-6mol/L，4X10- 6mol/L，4.5X10-6mol/L，5X10- 6mol/L，5.5X10- 6mol/L，6X10-6mol/L，6.5X10-6mol/L，7X10- 6mol/L，7.5X10-6mol/L，8X 10-6mol/L，8.5X10-6mol/L，9X 10-6mol/L，9.5X10-6mol/L，10X10-6mol/L，10.5X10- 6mol/ L，11 X 10-6mol/L，11 · 5 X 10-6mol/L，12 X 10-6mol/L，12· 5 X 10-6mol/L，13 X 10-6mol/L，13 · 5 X 10-6mol/L，14 X 10-6mol/L，14.5 X 10-6mol/L，15 X 10-6mol/L 的二价铜离子，采用荧光分光 光度计对其分别进行荧光光谱分析(激发波长为350nm)，记录560nm处的荧光强度值，所得 的荧光光谱图见图5。通过附图5可以看出，随着二价铜离子浓度增加，罗丹明6G衍生物在 560nm处的荧光发射逐渐增强，且发射峰强度与铜离子浓度在1 X 10-6-5 X l(T6m〇l/L范围内 线性相关，检测限为1.20 X l(T6mol/L。
[0037] 2、吸收光谱的测定
[0038]浓度为5Xl(T6m〇l/L的罗丹明6G衍生物作为荧光传感器的乙腈/水(体积比1:1) 溶液中分别加入浓度为〇mol/L，0.5X 10-6mol/L，l X 10-6mol/L，l .5X10-6mol/L，2X 10- 6mol/L，2.5X10-6mol/L，3X10-6mol/L，3.5X10- 6mol/L，4X10-6mol/L，4.5X10-6mol/L，5X 10-6mol/L，5.5X10-6mol/L，6X10-6mol/L，6.5X10- 6mol/L，7X10-6mol/L，7.5X10-6mol/L， 8X10- 6mol/L，8.5X10-6mol/L，9X10-6mol/L，9.5X10- 6mol/L，10X10-6mol/L，10.5X10- 6mol/L，llX10- 6mol/L，11.5X10-6mol/L，12X10-6mol/L，12.5X10- 6mol/L，13X10-6mol/L， 13.5 X 10-6mol/L，14X 10-6mol/L，14.5 X 10-6mol/L，15 X 10-6mol/L的二价铜离子，采用紫外 可见光光度计对制得的罗丹明6G衍生物进行紫外吸收光谱分析，所得的紫外吸收光谱图见 图6，随着二价铜离子浓度增加，罗丹明6G衍生物在525nm处的吸光度逐渐增强，且吸光度值 与铜离子浓度在〇. 5 X 10_6-5 X 10_6mol/L范围内线性相关，检测限为9.8397 X 10_6mol/L。本 发明制得的罗丹明6G衍生物可用于二价铜离子的紫外定量检测。
[0039] 实施例3
[0040]罗丹明6G衍生物作为荧光传感器在细胞内铜离子的检测
[00411 Hela细胞用5Xl(T6m0VL的上述罗丹明6G衍生物作为荧光传感器培育5小时后加 入Cu2+，继续培育5小时后使用Olympus FV500-IX70激光共聚焦显微镜进行荧光成像，获得 在Hela细胞的荧光成像图，具体如图7所示，其中a为上述荧光传感器明场下的成像图；b为 上述荧光传感器荧光成像图；c为上述荧光传感器明场图和荧光图叠加后的图片；d为上述 荧光传感器+Cu 2+明场下的成像图；e为上述荧光传感器+Cu2+荧光成像图；f为上述荧光传感 器+Cu 2+明场图和荧光图叠加后的图片。Hela细胞中加入上述罗丹明6G衍生物只产生非常弱 的荧光，而再加入二价铜离子后，荧光强度明显增加。故本发明制得的罗丹明6G衍生物可用 于细胞中二价铜离子的荧光传感器。
[0042]以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，其保护范围不限 于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护 范围之内，本发明的保护范围以权利要求书为准。
【主权项】
1. 一种罗丹明6G衍生物，其特征在于，所述罗丹明6G衍生物具有如下结构式，2. 根据权利要求1所述的罗丹明6G衍生物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： SI:将3,4_二甲基-5-甲酰基-吡咯-2-甲酸乙酯首先溶解于甲醇中，再加入罗丹明6G酰 肼； S2:将Sl所得混合物在常压下回流，反应时间10-12h; S3:将S2所得溶液冷却至室温后，有白色固体析出，减压过滤，取滤渣； S4:将S3所得产品用甲醇洗涤，得到所述罗丹明6G衍生物，即罗丹明6G酰肼缩3,4_二甲 基-5-甲酰基吡咯-2-甲酸乙酯。3. 根据权利要求2所述的罗丹明6G衍生物的制备方法，Sl中，所述3,4_二甲基-5-甲酰 基-吡咯-2-甲酸乙酯和所述罗丹明6G酰肼的反应摩尔比为1:1。4. 根据权利要求1所述的罗丹明6G衍生物在作为检测细胞内铜离子的荧光传感器的应 用。5. -种用于检测细胞内铜离子的荧光传感器，其特征在于，所述荧光传感器主要由权 利要求1所述的罗丹明6G衍生物组成。
【文档编号】G01N21/64GK105884787SQ201510682616
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2015年10月13日
【发明人】王元, 吴伟娜, 徐君, 贾磊, 乔文涛, 毛盼东
【申请人】河南理工大学