查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用

1.本发明属于荧光传感技术领域，具体涉及一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用。


背景技术：

2.荧光成像技术具有非侵入性、高灵敏度、时空分辨率高等特点，被广泛应用于疾病的诊断和生物成像等方面。荧光探针是荧光成像中的关键，对荧光成像技术的发展至关重要。在生物成像方面，特别是在活体成像上，荧光探针的毒性大小是首先应该考虑的问题。在荧光探针中，来源于植物中的查尔酮类化合物由于具有良好的生物相容性受到了特别的关注。它已经被用于环境中有害物种的检测和疾病相关酶的检测。在对生物样品进行成像的另外一个重要的问题是穿透深度的问题，因为生物组织对于近红外区(650
‑
900纳米)发射的光子有很弱的吸收，因此具有近红外发射的荧光探针具有较深的组织穿透深度而在荧光成像检测方面具有重要的应用前景。
3.但是研究发现现有的查尔酮荧光探针的发射光谱都在可见光范围，因此现有的查尔酮荧光探针不能很好的应用于生物组织特别是活体的深层成像。
4.因此，现有技术仍有待于改进和发展。


技术实现要素：

5.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用，旨在解决现有查尔酮荧光探针的荧光发射光谱都在可见光区，不利于生物组织的深层成像的问题。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种查尔酮基荧光探针，其中，所述查尔酮基荧光探针的结构式如下所示：
[0008][0009]
其中，n为1或者2，r为氮氮二甲基氨基、氮杂环丙
‑1‑
基、氮杂环丁
‑1‑
基、吡咯
‑1‑
基或者哌啶
‑1‑
基。
[0010]
一种本发明所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，包括步骤：
[0011]
将1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮与苯环对位取代的苯甲醛或者苯环对位取代的肉桂醛溶解于有机溶剂中，然后加入催化剂，进行反应，得到所述查尔酮基荧光探针；
[0012]
上述反应方程式如下式所示：
[0013][0014]
可选地，所述1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮与苯环对位取代的苯甲醛或者苯环对位取代的肉桂醛的摩尔比为1:1。
[0015]
可选地，所述催化剂为四氢吡咯或哌啶。
[0016]
可选地，所述反应的时间为6
‑
48h。
[0017]
可选地，所述反应的温度为0
‑
45℃。
[0018]
可选地，所述有机溶剂为二氯甲烷与乙醇组成的混合溶剂，或者所述有机溶剂为二氯甲烷与甲醇组成的混合溶剂。
[0019]
可选地，所述反应结束后，还包括步骤：将反应后体系进行固液分离，得到固体；将所述固体在有机溶剂中重结晶，得到所述查尔酮基荧光探针。
[0020]
一种本发明所述的查尔酮基荧光探针在荧光成像中的应用。
[0021]
可选地，所述荧光成像为生物组织样品的深层成像。
[0022]
有益效果：本发明上述查尔酮基荧光探针的荧光发射光谱位于红光至近红外区，在红光至近红外区的发射可以方便地用于生物组织样品的深层成像，在生物成像上面具有良好的应用前景。另外，本发明的查尔酮基荧光探针的合成路线简单，有较好的实际应用前景。
附图说明
[0023]
图1为本发明实施例1中的查尔酮基荧光探针在430纳米激发下在乙腈中的荧光发射光谱；
[0024]
图2为本发明实施例2中的查尔酮基荧光探针在472纳米激发下在乙腈中的荧光发射光谱。
具体实施方式
[0025]
本发明提供一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0026]
发明人发现，现有的查尔酮荧光探针的发射光谱都在可见光范围，因此现有的查尔酮荧光探针不能很好的应用于生物组织和活体的深层成像。在这种条件下，需要重新设计具有新型结构的查尔酮荧光分子，使其发射光谱红移到红光至近红外光区。
[0027]
基于此，本发明实施例提供一种查尔酮基荧光探针，其中，所述查尔酮基荧光探针的结构式如下所示：
[0028]
[0029]
其中，n为1或者2，r为氮氮二甲基氨基、氮杂环丙
‑1‑
基、氮杂环丁
‑1‑
基、吡咯
‑1‑
基或者哌啶
‑1‑
基。
[0030]
具体地，所述查尔酮基荧光探针选自如下结构中的一种：
[0031][0032]
本实施例中，查尔酮基荧光探针分子的设计主要基于两个方面：(1)通过延长供电子基团(叔胺)与吸电子基团(酮基)之间的共轭长度，使得分子的homo与lumo能级差变小，从而发射波长红移，最终达到红光和近红外光区；(2)通过引入苯并噻吩基团，增加分子共轭体系的电子云密度，限制分子内可旋转单键的转动频率，减少分子的受激非辐射跃迁机率，从而增强探针分子的荧光发射。
[0033]
本实施例上述结构的查尔酮基荧光探针的荧光发射光谱位于红光至近红外区，在红光至近红外区的发射可以方便地用于生物组织样品的深层成像，在生物成像上面具有良好的应用前景。另外，本实施例的查尔酮基荧光探针的合成方法简单，生物毒性低，有较好的实际应用前景。
[0034]
本发明实施例提供一种如上所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，包括步骤：
[0035]
将1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮与苯环对位取代的苯甲醛或者苯环对位取代的肉桂醛溶解于有机溶剂中，然后加入催化剂，进行反应，得到所述查尔酮基荧光探针；
[0036]
上述反应方程式如下式所示：
[0037][0038]
本实施例以1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮及苯环对位取代的苯甲醛或者苯环对位取代的肉桂醛为原料，通过一步反应合成了一种新型查尔酮基荧光探针。本实施例查尔
酮基荧光探针合成方法简单、生物毒性低，该方法制得的探针的荧光发射光谱位于红光至近红外区，在红光至近红外区的发射可以方便地用于生物组织样品的深层成像，在生物成像上面具有良好的应用前景。
[0039]
在一种实施方式中，所述1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮与苯环对位取代的苯甲醛或者苯环对位取代的肉桂醛的摩尔比为1:1。
[0040]
在一种实施方式中，所述催化剂为四氢吡咯或哌啶。进一步地，所述催化剂的加入量为所述1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮摩尔量的1
‑
10％，如5％。
[0041]
在一种实施方式中，所述反应的时间为6
‑
48h，如6h、12h、24h、32h或48h等。
[0042]
在一种实施方式中，所述反应的温度为0
‑
45℃。进一步地，所述反应的温度为16
‑
25℃。
[0043]
在一种实施方式中，所述有机溶剂为二氯甲烷与乙醇组成的混合溶剂其中，二氯甲烷与乙醇的体积比为1:(2
‑
9)，如1:5。
[0044]
在一种实施方式中，所述有机溶剂为二氯甲烷与甲醇组成的混合溶剂其中，二氯甲烷与甲醇的体积比为1:(2
‑
9)，如1:5。
[0045]
在一种实施方式中，所述反应结束后，还包括步骤：将反应后体系进行固液分离(如过滤)，得到固体；将所述固体在有机溶剂(如二氯甲烷与乙醇组成的混合溶剂，所述二氯甲烷与乙醇的体积比可以为1:(2
‑
9)，如1:5)中重结晶，得到所述查尔酮基荧光探针。
[0046]
本发明实施例提供如上所述的查尔酮基荧光探针在荧光成像中的应用。进一步地，所述荧光成像为生物组织样品的深层成像。
[0047]
下面通过具体的实施例对本发明作进一步地说明。
[0048]
实施例1
[0049]
本实施例中的查尔酮基荧光探针为3
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑1‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)丙
‑2‑
烯
‑1‑
酮(dphp)，其结构式如下：
[0050][0051]3‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑1‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)丙
‑2‑
烯
‑1‑
酮的制备步骤如下：
[0052]
将10毫摩尔的1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮与10毫摩尔的4
‑
二甲氨基苯甲醛加入反应器中，加入30毫升二氯甲烷与6毫升乙醇进行溶解，然后加入0.5毫摩尔的四氢吡咯，在室温下反应24小时，将反应体系抽滤搜集得到固体，将得到的固体在二氯甲烷和乙醇的混合溶液(二氯甲烷与乙醇体积比为5比1)中重结晶得到纯品3
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑1‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)丙
‑2‑
烯
‑1‑
酮。
[0053]
核磁共振氢谱(dmso
‑
d6)：8.06(1h,d),7.97(1h,d),7.79(1h,d),7.66(2h,d),7.61(1h,t),7.48(1h,t),7.35(1h,d),6.78(2h,d),3.03(6h,s)；
[0054]
核磁共振碳谱(dmso
‑
d6):190.3,184.4,159.0,152.7,145.0,139.0,131.4,129.8,125.2,124.2,123.7,122.0,117.3,115.7,112.4,40.0。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例中的查尔酮基荧光探针为5
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑1‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)戊
‑
2,4
‑
二烯
‑1‑
酮(dpbp)，其结构式如下：
[0057][0058]5‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑1‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)戊
‑
2,4
‑
二烯
‑1‑
酮的制备步骤如下：
[0059]
将10毫摩尔的1
‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)乙酮与10毫摩尔的3
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)丙烯醛加入反应器中，加入30毫升二氯甲烷与6毫升乙醇进行溶解，然后加入0.5毫摩尔的四氢吡咯，在室温下反应24小时，将反应体系抽滤搜集得到固体，将得到的固体在二氯甲烷和乙醇的混合溶液(二氯甲烷与乙醇体积比为5比1)中重结晶得到纯品5
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑1‑
(3
‑
羟基苯并噻吩
‑2‑
基)戊
‑
2,4
‑
二烯
‑1‑
酮。
[0060]
核磁共振氢谱(dmso
‑
d6)：7.98(1h,d),7.79(1h,d),7.74(1h,t),7.55(1h,s),7.42(3h,s),7.04(1h,d),6.88(1h,t),6.68(2h,d),6.53(1h,d)3.01(6h,s)；
[0061]
核磁共振碳谱(dmso
‑
d6):185.6,164.3,151.5,145.9,144.5,139.4,130.9,129.7,129,2,124.6,123.8,123.4,123.3,122.5,121.7,111.9,39.9。
[0062]
实施例3
[0063]
实施例1中查尔酮基荧光探针dphp的荧光发射光谱测试结果如下：
[0064]
如图1所示，配制10毫摩尔每升的dphp乙腈溶液，然后稀释得到10微摩尔每升的dphp乙腈溶液，使用430纳米的光激发，得到dphp的发射光谱，发射光谱位于500纳米至700纳米范围。
[0065]
实施例2中查尔酮基荧光探针dpbp的荧光发射光谱测试结果如下：
[0066]
如图2所示，配制10毫摩尔每升的dpbp乙腈溶液，然后稀释得到10微摩尔每升的dpbp乙腈溶液，使用472纳米的光激发，得到dpbp的发射光谱，最大发射峰位于682纳米。
[0067]
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。