一种检测pH荧光传感器化合物及其制备与应用

本发明涉及检测ph荧光传感器，尤其涉及一种检测ph荧光传感器化合物及其制备与应用。

背景技术：

1、ph作为细胞关键的生理指标，与很多生理过程有关。细胞内平衡的适宜ph对调节和维持细胞增殖、膜转运、酶活性和蛋白质合成等多种生物过程中起着至关重要的作用。细胞内不平衡的ph波动可能与细胞功能障碍有关，会容易诱导细胞功能、生长和分裂的突变，并可能引发如癌症，阿尔茨海默病，帕金森氏病在内的各种神经退行性疾病。对细胞内ph的检测能够为我们研究细胞内生理学和病理学过程提供重要的信息。

2、ph不仅是人体一项重要的生理指标，同时也在人类的日常生活中扮演中极其重要的角色。ph值是水溶液最重要的理化参数之一。凡涉及水溶液的自然现象，化学变化以及生产过程都与ph值有关。因此，在工业、农业、医学、环保和科研领域都需要测量ph值。检测ph值的方式有很多，如酸碱滴定检测、电位滴定检测等。但是这些方式价格高，操作不简便还容易受其他离子干扰。荧光探针法以其灵敏度高、选择性好、响应时间快、对ph专一性响应和无损细胞等独特的优势日益受到人们的欢迎。

3、目前在中性至碱性ph响应荧光传感器相对较少，合成繁琐。因此，开发可检测简单新型中性至碱性ph的新型荧光传感器尤为有价值。为了解决这个问题，我们在此设计并合成了一种新的ph传感器reds，它对ph变化高度敏感。与现有的ph敏感型荧光传感器相比，reds具有合成简便、水溶性好、细胞成像能力强等优点。

技术实现思路

1、本发明为了解决中性至碱性ph响应荧光传感器相对较少且合成繁琐等问题，提供了一种检测ph荧光传感器化合物及其制备与应用。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物，结构式如下所示：

3、

4、本发明进一步提供了(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物的制备方法，将4-(二乙基氨基)水杨醛、3,5-二甲基-4-硝基异恶唑及哌啶溶于无水乙醇进行回流，减压蒸发除去溶剂后，用二氯甲烷溶解后经过柱层析纯化，得到粉红色固体，即为所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物。

5、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述4-(二乙基氨基)水杨醛、3,5-二甲基-4-硝基异恶唑的摩尔比为2：1。

6、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述4-(二乙基氨基)水杨醛、3,5-二甲基-4-硝基异恶唑与哌啶的摩尔比为7：3.5：3。

7、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述回流时间为72h。

8、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述柱层析纯化体系为体积比为6:1的石油醚和乙酸乙酯。

9、本发明进一步提供了所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物在检测ph中的应用。

10、作为上述应用技术方案的进一步改进，所述化合物通过紫外-可见吸收光谱或荧光强度变化检测ph。

11、本发明还提供了(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物作为ph传感器在生物分析、细胞成像、靶向细胞器、药物传递与释放中的应用。

12、本发明所述的化合物对ph有良好的光谱响应性能。首先研究紫外-可见吸收光谱，当ph从3增加到12，最大吸收波长从522nm红移至580nm，吸收强度增加。其次研究荧光光谱性能，该荧光传感器在酸性或中性介质下，在578nm处发射出强烈的荧光，当随着碱性逐渐增强，578nm的荧光强度逐渐降低，在616nm处出现新的荧光峰。并且在ph从3增长到12时，在578nm处的荧光强度降低了约74.41倍。在ph＝7.5～9.5的范围内，578nm处的荧光强度与ph值存在良好的线性关系。实现了溶液体系中ph值的变化的实时监测。

13、本发明所述的化合物对ph具有非常好的抗干扰能力，在ph＝4.0和ph＝11.0时，荧光传感器在常见的金属离子(na+，k+，al3+，ba2+，ca2+，cu2+，fe3+，mg2+，sn2+，zn2+，谷胱甘肽(gsh)存在的体系中，测定荧光强度的变化，发现只有ph能引起荧光强度变化，不受常见活性物质的影响。

14、本发明所述的荧光传感器，与现有的ph荧光传感器相比，由于能对碱性体系响应表现出非常高的灵敏度，不受常见活性物质等背景的干扰，水溶性好，细胞毒性等方面性能优异。鉴于此，可作为ph传感器在生物分析、细胞成像、靶向细胞器、药物传递与释放中具有良好的应用前景。

15、本发明所述的荧光传感器具有以下显著的特征：

16、(1)在碱性条件(7.5～9.5)下，溶液颜色由粉色变为蓝色，可实现裸眼识别；

17、(2)抗干扰能力强，对ph敏感，不受其他常见活性物质影响；

18、(3)检测ph具有优异的稳定性和可逆性；

19、(4)可以实现生物活细胞中ph变化的荧光显微成像。

技术特征：

1.(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物，其特征在于，结构式如下所示：

2.权利要求1所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物的制备方法，其特征在于，将4-（二乙基氨基）水杨醛、3,5-二甲基-4-硝基异恶唑及哌啶溶于无水乙醇进行回流，减压蒸发除去溶剂后，用二氯甲烷溶解后经过柱层析纯化，得到粉红色固体，即为所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物。

3.根据权利要求2所述的(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物的制备方法，其特征在于，所述4-（二乙基氨基）水杨醛、3,5-二甲基-4-硝基异恶唑的摩尔比为2：1。

4.根据权利要求2所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物的制备方法，其特征在于，所述4-（二乙基氨基）水杨醛、3,5-二甲基-4-硝基异恶唑与哌啶的摩尔比为7：3.5：3。

5.根据权利要求2所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物的制备方法，其特征在于，所述回流时间为72 h。

6.根据权利要求2所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物的制备方法，其特征在于，所述柱层析纯化体系为体积比为6:1的石油醚和乙酸乙酯。

7.权利要求1所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物在检测ph中的应用。

8.如权利要求7所述应用，其特征在于，所述化合物通过紫外-可见吸收光谱或荧光强度变化检测ph。

9.权利要求1所述(e)-5-二乙氨基-2-(2-(3-甲基-4-硝基异恶唑-5-基)乙烯基)苯酚化合物作为ph传感器在生物分析、细胞成像、靶向细胞器、药物传递与释放中的应用。

技术总结
本发明涉及检测pH荧光传感器技术领域，尤其涉及一种检测pH荧光传感器化合物及其制备与应用，将4‑（二乙基氨基）水杨醛、3,5‑二甲基‑4‑硝基异恶唑及哌啶溶于无水乙醇进行回流，减压蒸发除去溶剂后，用二氯甲烷溶解后经过柱层析纯化，得到粉红色固体，即为所述(E)‑5‑二乙氨基‑2‑(2‑(3‑甲基‑4‑硝基异恶唑‑5‑基)乙烯基)苯酚化合物。本发明所述的荧光传感器，与现有的pH荧光传感器相比，由于能对碱性体系响应表现出非常高的灵敏度，不受常见活性物质等背景的干扰，水溶性好，细胞毒性等方面性能优异。鉴于此，可作为pH传感器在生物分析、细胞成像、靶向细胞器、药物传递与释放中具有良好的应用前景。

技术研发人员：田茂忠,申思懿,宋江涛,夏文慧,冯海弟,朱永军,袁跃华,冯锋
受保护的技术使用者：山西大同大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13