一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针及其合成方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针及其合成方法和应用，用于接 力识别锌离子（Zn2+)、硫离子（S2)和焦磷酸根离子（PPi)。
【背景技术】
[0002] 锌元素是生物体内所必需是第二大微量重金属元素和营养素，其在许多生物学过 程中起了非常重要的作用，广泛地分布于人体的细胞和体液中，是人体内200多种酶的组 成成分，直接参与体内细胞生长发育、生殖和组织修复等各种生命代谢过程。Zn2+在细胞的 生命活动中起着非常重要的作用，在基因转录、金属酶催化、神经传递等过程中都有Zn2+的 参与。Zn2+同许多生理疾病密切相关，如：老年痴呆症（Alzheimer's)，肌萎缩性脊髓侧索硬 化症（ALS)，帕金森综合症（Parkinson's)，局部缺血以及癫痫等。锌离子在许多生理和病 理过程中都起到至关重要的作用，因此对锌离子进行探测和识别有重要理论和实际意义。
[0003] 硫离子主要是以无机硫化物的形式存在，在生物体系中，S2含量超标会刺激粘膜， 致人昏迷，呼吸麻痹等危害，因此鉴别和测定S2具有重要的意义。
[0004] PPi在生物能量学和代谢过程中起到关键作用，在血清中高浓度的PPi与心血管 疾病和急性肾功能衰竭相关，在滑膜液中PPi浓度过高与某些疾病如焦磷酸钙脱水晶体的 形成和软骨钙质沉着病有关，因此鉴别和测定焦磷酸根离子越来越受到人们的重视。
[0005] 在所报道的文献中，基于8-氨基喹啉衍生物的荧光探针数量很多，但是绝大多数 都是针对某一特定离子的高选择性识别而设计的，少量文献在识别阳离子后，只是单一的 接力识别硫离子或者焦磷酸根离子，像这种在同一条件下实现对三种离子连续识别的荧光 探针很少被报道，仅有的文献（RSCAdv.，2015, 5, 10505 - 10511)也因合成过程复杂使其应 用受到限制。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种基于8-氨基喹啉衍生物 荧光探针及其合成方法和应用，其合成简单，并赋予它多种识别功能，使其识别操作在同一 条件下完成，可大大简化多种离子的识别过程。
[0007] 其具体技术方案为：
[0008] -种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针L，结构式如下：
[0009]
[0010] 本发明所述基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的制备方法，其反应式是：
[0011]
[0012] 所述方法按如下步骤进行：
[0013] 以乙腈为溶剂，原料2-氯-N-(喹啉-8-基）乙酰胺和2-丙炔胺的摩尔比按1:1~ 1.5:1投料，加入一定量的碘化钾（KI)和N，N-二异丙基乙胺（DIPEA)，回流过夜，减压旋出 乙腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥过夜，过滤，旋出乙酸乙酯，得到的油状物用硅胶柱色 谱法进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚=1:1~l:5(v/v)作为洗脱剂进行分离，得到荧光探 针2- (2-丙块氨基）-N-(喹啉_8_基）-乙酰胺。
[0014] 所述碘化钾（KI)和原料2-丙炔胺的摩尔比为1 :5~1 :8,N，N-二异丙基乙胺 (DIPEA)和原料2-丙炔胺的摩尔比为1 :0. 8~1 :2。
[0015] 基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的应用，在pH= 7~9的HEPES缓冲溶液中对 锌离子、硫离子以及焦磷酸根离子的检测。
[0016] 基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的应用，在pH= 7~9的HEPES缓冲溶液对细 胞中锌离子进行检测。
[0017] 与现有技术相比，本发明有益效果为：
[0018] 本发明提供的多功能荧光探针原料易得，合成方法简单，条件温和，产物分离提纯 过程容易。荧光探针L可在水环境中识别Zn2+，具有良好的灵敏度，同族的Cd2+对识别没有 干扰，并可应用到生物细胞体系中检测锌离子。在同一溶剂中，探针L与Zn2+形成的络合物 可继续监测S2和P2074。
【附图说明】
[0019] 图1是本发明荧光探针L的1HNMR谱图；
[0020] 图2是本发明荧光探针L的13CNMR谱图；
[0021] 图3是本发明荧光探针L的质谱谱图；
[0022] 图4是本发明荧光探针L和加入锌离子的荧光发射光谱图；
[0023] 图 5 是本发明荧光探针L与Ni2+，Hg2+，Ca2+，Ba2+，Mg2+，K+，Al3+，Mn2+，Pb2+，Na+，Sr2+，C o2+，Cr3+，Ag+，Fe2+，Fe3+，Cu2+，Zn2+，Cd2+作用前后的荧光发射光谱图；
[0024] 图6是本发明荧光探针L对Zn2+识别时抗其它金属离子干扰的荧光检测图；
[0025] 图7是本发明荧光探针L与0ymol/L~60ymol/LZn2+作用前后的荧光发射光谱 变化图；
[0026] 图8是本发明荧光探针L+Zn2+的质谱谱图；
[0027] 图9是本发明荧光探针L与Zn2+的Job'splot图；
[0028] 图10是本发明荧光探针L_Zn2+与其它阴离子作用前后的荧光发射光谱图；
[0029] 图11是本发明荧光探针L-Zn2+与0ymol/L~60ymol/L的P2074作用前后的荧 光发射光谱变化图；
[0030] 图12是本发明荧光探针L-Zn2+与0ymol/L~80ymol/L的S2作用前后的荧光 发射光谱变化图；
[0031] 图13是荧光探针L在芽孢杆菌中检测Zn2+的荧光成像图。
[0032] 图14是荧光探针L在金黄色葡萄球菌中检测Zn2+的荧光成像图。
[0033] 图15是本发明荧光探针L和加入锌离子及L+Zn2+后加入焦磷酸根离子和硫离子 的荧光发射光谱图；
[0034] 图16是本发明荧光探针L识别锌离子、硫离子和焦磷酸根离子的原理图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细地说明。
[0036] 实施例1
[0037] (1)合成一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的反应式：
[00381
[0039] (2)合成一种基于8-氨基喹啉衍生物荧光探针的具体步骤：
[0040] 称取2_氣-N-(卩奎琳_8_基）乙醜胺330mg和2_丙块胺55mg，溶解于20ml乙臆 中，加入30mg的碘化钾（KI)和150mg的N，N-二异丙基乙胺（DIPEA)，回流10小时，旋出 乙腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，得到的油状物用硅胶柱色谱法 进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚=1:1 (v/V)作为洗脱剂进行分离，得到179mg浅黄色固体 化合物即荧光探针L，产率75 %。
[0041] 荧光探针L的基本数据：
[0042] :HNMR(400MHz,CDC13) 8 11.l〇6(s, 1H), 8. 855(dd,J= 4. 2, 1. 6Hz, 1H), 8. 816 (dd,J= 6. 9, 2. 1Hz, 1H), 8. 156 (dd,J= 8. 3, 1. 6Hz, 1H), 7. 536 (m, 2H), 7. 450 (dd,J= 8. 3, 4. 2Hz, 1H), 3. 696 (s, 2H), 3. 617 (d,J= 2. 4Hz, 2H), 2. 283 (t,J= 2. 4Hz, 1H), 1. 953 (s, 1H)，如图 1。
[0043] 实施例2
[0044] 称取2_氣_N_ (卩奎琳_8_基）乙醜胺396mg和2_丙块胺82mg，溶解于25ml乙臆 中，加入35mg的碘化钾（KI)和165mg的N，N-二异丙基乙胺（DIPEA)，回流15小时，旋出乙 腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，得到的油状物用硅胶柱色谱法进 行纯化，用乙酸乙酯和石油醚=1:3 (v/v)作为洗脱剂进行分离，得到280mg浅黄色固体化 合物即荧光探针L，产率78 %。
[0045] 13CNMR(101MHz，CDC13)S169. 707(s)，148. 525(s)，138. 859(s)，136. 219(s)，134 .115(s), 128. 020(s), 127. 260 (s), 121. 816(s), 121. 534(s), 116. 646(s), 81. 196(s), 72. 1 41 (s), 52. 133 (s), 38. 228 (s)，如图 2。
[0046] 实施例3
[0047] 称取2-氯-N-(喹啉-8-基）乙酰胺528mg和2-丙炔胺110mg，溶解于35ml乙腈 中，加入50mg的碘化钾（KI)和258mg的N，N-二异丙基乙胺（DIPEA)，回流18小时，旋出乙 腈，乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，