一种三价铁离子荧光探针化合物及其制备与应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种三价铁离子荧光探针化合物及其制备与应用。所述铁离子荧光探针化合物具有式I的结构。制备方法是：将罗丹明B与无水乙二胺混合，并在乙醇中回流制得罗丹明的酰胺；用氯甲基甲醚保护联萘酚的羟基，在丁基锂的作用下，与N,N-二甲基甲酰胺反应后，用盐酸脱去甲醚甲基，得带有醛基的联萘酚；最后将罗丹明的酰胺与带有醛基的联萘酚在乙醇中回流，洗涤，得到纯净的三价铁离子的荧光探针化合物。该探针化合物对三价铁离子具有良好的选择性和灵敏性，检测样品前处理简单，并且对细胞没有毒性，用于水体环境以及生物细胞中的三价铁离子的检测。
【专利说明】一种三价铁离子荧光探针化合物及其制备与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种三价铁离子荧光探针化合物及其制备与应用，属于荧光探针技术 领域。 技术背景
[0002] 铁是动植物所必须的一种微量元素，它在细胞代谢过程中起着重要的作用，铁可 以作为血红蛋白的氧载体，催化各种酶反应。在人体中，缺少三价铁离子会导致贫血、糖尿 病、心脏病以及肝、肾的损伤。但是，虽然铁是维持身体健康的重要元素，一旦它的含量超出 了生物体的安全范围，就可能会促进氧化脂肪、蛋白质和细胞中的其他组分而变得有毒。身 体中超量的三价铁离子与某些癌症和器官的功能性障碍有着密切的关系。因此检测身体中 的铁的含量能够用于指导预防某些疾病。
[0003] 常见的定性定量检测三价铁离子的的方法有：原子吸收、比色法、分光光度法、循 环伏安法等等。但这些技术需要繁琐的样品预制备过程、复杂的仪器设备、以及对细胞易造 成伤害等缺点。因此用裸眼就能直接观察到检测结果的荧光探针法是消除上述不足之处的 可行方法之一，近年来，由于金属离子荧光探针的高灵敏度、高选择性、低检测限等优势，金 属离子荧光探针的设计与合成有很大发展，目前，常见的用于荧光探针的荧光基团化合物 主要有荧光素、罗丹明、BODIPY、花青类染料等。在实验中必须采用高强度激光激发高浓度 荧光物的措施来获得足够强的上转换荧光，这使得荧光化合物吸收的光能很大一部分没有 转化为荧光光能，而是以热的形式释放出来，加大了对生物样品的热损伤，增加了活体生物 样品观测的难度。CN102391150A提供一种铁离子荧光探针化合物对苯二胺缩二乙酸乙酯基 苯甲醛及其制备方法，该化合物在缓冲溶液中对铁离子表现出识别性，最低可探测的铁离 子浓度为l〇_ 6mol/L。但其存在以下不足：1、该技术的荧光探针对铁离子的响应不具有线性 规律，无法定量的测试铁离子的浓度；2、该技术的荧光探针检测最低限只有l(T 6m〇l/L，不 能满足更低铁离子浓度的测试；3、该技术的荧光探针未能应用于生物中铁离子检测与成像 研宄。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本发明提供一种三价铁离子荧光探针化合物，可以灵敏检 测三价铁离子。
[0005] 本发明还提供所述三价铁离子荧光探针化合物的制备方法与应用。
[0006] 本发明的技术方案如下：
[0007] -种三价铁离子荧光探针化合物，具有式I所示的结构：
[0008]
【权利要求】
1. 一种三价铁离子荧光探针化合物，具有式I所示的结构：
2. -种权利要求1所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤： (1) 将罗丹明B与无水乙二胺在乙醇中回流反应制得式II所示的罗丹明酰胺；
(2) 联萘酚与氯甲基甲醚在氢化钠存在下、于四氢呋喃溶剂中反应，制得式III所示的 化合物，反应式中的MOMCl代表氯甲基甲醚：
(3) 上述式III化合物在丁基锂作用下，与N，N-二甲基甲酰胺反应，制得式IV所示的 化合物，反应式中的TMEDA代表四甲基乙二胺溶剂，DMF代表N，N-二甲基甲酰胺：
(4) 将制得的式IV化合物再用盐酸脱去甲醚甲基，得到带有醛基的联萘酚，即式V化合 物；
(5)将步骤（1)制得的罗丹明酰胺与步骤（4)制得的带有醛基的联萘酚，在乙醇中加热 到78?83°C回流反应9?11小时，冷却析出沉淀，过滤出沉淀再用乙醇冲洗，得到产物。
3. 如权利要求2所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（1) 所述罗丹明与乙二胺的摩尔比为1:5?1 :20。
4. 如权利要求2所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（2) 所述联萘酚与氯甲基甲醚的摩尔比为1:2-2. 5 ;氢化钠占联萘酚的质量比为30-40%。
5. 如权利要求2所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（3) 所述式III化合物与N，N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:1. 1-1. 2 ;丁基锂与N，N-二甲基甲 酰胺的摩尔比1:1。
6. 如权利要求2所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（2) 和步骤（3)全程在氮气保护下进行。
7. 如权利要求2所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（4) 中所述盐酸浓度为l〇_12mol/L。
8. 如权利要求2所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于步骤（5) 罗丹明的酰胺和带有醛基的联萘酚的摩尔配比为1:1。
9. 如权利要求2所述的三价铁离子荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，步骤如 下： (a) 取罗丹明B，溶于乙醇中，加入无水乙二胺，搅拌回流反应12-18小时，蒸除乙醇溶 剂；加水溶解过量的乙二胺，再用二氯甲烷萃取有机产物、无水硫酸钠干燥，蒸除二氯甲烷 溶剂，得罗丹明酰胺产物； (b) 在氮气保护下，取联萘酚溶于四氢呋喃中，冷却至0°C，再缓慢加入氢化钠，搅拌 15-20分钟；加入氯甲基甲醚，升温至22-27°C反应3-5小时，加水淬灭；用乙酸乙酯萃取、 无水硫酸钠干燥、硅胶柱纯化，得到式III化合物； (c) 在氮气保护下，取式III化合物溶于四氢呋喃中，降温到-78?-75°C，加入0.6 毫升的四甲基乙二胺和2. 4毫升I. 6M的丁基锂的四氢呋喃溶液，搅拌20-30分钟后，加入 N，N-二甲基甲酰胺，再升温至0°C，搅拌反应0.5-1小时；反应结束后，加入少量稀盐酸淬 灭，用乙醚萃取，无水硫酸钠干燥，硅胶柱纯化，得到式IV化合物； ⑷取式IV化合物溶于四氢呋喃中，冰浴降温到0°C，加入盐酸，搅拌反应2小时后，用 饱和碳酸氢钠溶液洗涤，乙酸乙酯萃取，硅胶柱纯化得到式V带有醛基的联萘酚； (e)取步骤（a)的罗丹明酰胺、步骤（d)的带有醛基的联萘酚，按等摩尔比混合后加入 乙醇中搅拌回流反应5-6小时，过滤沉淀，乙醇洗涤，得荧光探针化合物。
10. 权利要求1所述的三价铁离子荧光探针化合物的应用，用于检测动植物、人体细 胞、土壤或水体中的三价铁离子含量。
【文档编号】C09K11/06GK104496997SQ201510013814
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2015年1月12日 优先权日:2015年1月12日
【发明者】吕正亮, 黄曦明, 范春华 申请人:济南大学