[發(fā)明專利]一種新型鎂離子熒光探針及其制備方法與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710059493.6
• 申請日: 2007-09-05
• 公開（公告）號: CN101109708A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉育;韓民;張衡益
• 申請（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76;C09K11/06
• 代理公司: 天津佳盟知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 廖曉榮

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于金屬離子熒光分子探針領(lǐng)域，涉及2，6-二苯基-4-苯并15冠5-吡啶化合物和作為一種新型鎂離子熒光探針的制備方法及應(yīng)用。該熒光分子探針通過質(zhì)子的調(diào)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)對鎂離子的特異選擇性識別，并且伴隨著肉眼可視的熒光顏色變化，是一種具有生色傳感功能的熒光探針。該探針在生物以及離子檢測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

【背景技術(shù)】

金屬離子熒光分子探針是一種具有廣泛應(yīng)用價(jià)值的敏感檢測手段，其設(shè)計(jì)、合成、應(yīng)用及識別過程中所涉及的光物理和光化學(xué)問題受到了不同領(lǐng)域研究者的廣泛關(guān)注。

熒光分子探針是基于熒光的淬滅與恢復(fù)過程來起到熒光開關(guān)的作用。其優(yōu)點(diǎn)有：(1)對于單個(gè)離子或者分子的高檢測敏感性；(2)開關(guān)狀態(tài)的自由轉(zhuǎn)換；(3)實(shí)現(xiàn)了操作者與分子之間的直接交流。事實(shí)上，許多化合物自身結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)都會導(dǎo)致熒光的減弱或淬滅，比如雙鍵的扭轉(zhuǎn)、低能量的nπ*激發(fā)態(tài)、重原子、弱鍵、光致電子轉(zhuǎn)移(PET)、光致電荷轉(zhuǎn)移(ICT)以及電子能量轉(zhuǎn)移(EET)等。而在一定外界條件的誘導(dǎo)下，熒光又可以得到恢復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)了熒光的“關(guān)”與“開”。在對熒光分子探針的設(shè)計(jì)中，除了要對具有高選擇性或者專一性的受體進(jìn)行設(shè)計(jì)之外，還必須在受體和熒光團(tuán)之間設(shè)計(jì)一種在客體進(jìn)入后能夠快速響應(yīng)并引起熒光團(tuán)的光物理性質(zhì)發(fā)生變化從而導(dǎo)致發(fā)光信息(強(qiáng)度或者波長)發(fā)生變化的樞紐結(jié)構(gòu)，這樣才能實(shí)現(xiàn)體系對于客體的實(shí)時(shí)原位響應(yīng)。

分子熒光分子探針法是對金屬離子進(jìn)行定量分析的重要方法，所應(yīng)用的探針應(yīng)具備以下基本條件：(1)穩(wěn)定性高；(2)對離子有高選擇性，不受或很少受其它金屬離子的干擾，尤其是離子；(3)能夠快速感光；(4)容易快速傳遞到目標(biāo)體系；(5)具有實(shí)用性。

鎂離子是人體內(nèi)必不可缺少的重要元素之一。很多事實(shí)表明鎂離子在細(xì)胞生物學(xué)和細(xì)胞營養(yǎng)過程中起著非常重要的作用。另外，鎂在細(xì)胞生長、生存中所起到的關(guān)鍵作用已在生物學(xué)、生理學(xué)和病理學(xué)中得到認(rèn)識，例如，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能、基因表達(dá)和大腦新陳代謝或疾病的產(chǎn)生都與鎂離子密切相關(guān)。

基于以上原因，各種各樣的離子熒光分子探針已經(jīng)被設(shè)計(jì)并合成出。而冠醚由于其具有對介質(zhì)的兩親性，選擇性與陽離子配位等優(yōu)點(diǎn)，因而是分子識別中的一類最主要的受體，其配位作用主要是通過離子-偶極(金屬離子)或者氫鍵(銨離子，中性有機(jī)分子)等作用而形成具有一定穩(wěn)定性的配合物。近期以來，冠醚作為受體在化學(xué)生物學(xué)以及選擇性離子識別方面的應(yīng)用被極大的開發(fā)了出來，如Fyles和Zeng研究組報(bào)道了手性二肽橋聯(lián)雙冠醚1可以檢測和追蹤脂質(zhì)體中的鋇離子，Giovanna?Farruggia報(bào)道的8-羥基喹啉修飾的冠醚衍生物2可以在活體細(xì)胞中作為有效的鎂離子熒光探針等。但是在諸多的金屬離子熒光探針中，對鎂離子具有特殊選擇性的還比較少，由于鎂離子和鈣離子具有相似的電子結(jié)構(gòu)，所以研究體系中鈣離子的存在經(jīng)常會干擾對鎂離子的專一性識別。

手性二肽橋聯(lián)雙冠醚1

8-羥基喹啉修飾的冠醚衍生物2

有目標(biāo)地設(shè)計(jì)合成新型的冠狀化合物作為金屬離子熒光探針，無論是在化學(xué)應(yīng)用還是理論研究上都是一個(gè)十分誘人和極富挑戰(zhàn)性的課題。我們設(shè)計(jì)合成的鎂離子熒光探針在生物以及離子檢測領(lǐng)域展示了重要的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明旨在提供一種新型鎂離子熒光探針及制備方法與應(yīng)用。我們設(shè)計(jì)的熒光探針以一個(gè)苯并15冠5作為離子受體，二苯基吡啶作為熒光響應(yīng)基團(tuán)，通過酸調(diào)控?zé)晒饣鶊F(tuán)的光物理性質(zhì)從而實(shí)現(xiàn)了對鎂離子的專一性識別。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明公開了一種新型鎂離子熒光探針，其特征在于采用2，6-二苯基-4-苯并15冠5-吡啶作為探針分子，其化學(xué)式為：C₃₁H₃₁NO₅。

本發(fā)明還公開了新型鎂離子熒光探針的制備方法，其特征在于它的合成路線如下：

2，6-二苯基-4-苯并15冠5-吡啶化合物作為一種新型鎂離子熒光探針的制備方法包括以下步驟：

1)將4-醛基苯并15冠5、苯乙酮和三氯氧磷按摩爾比1∶2.5-3.5∶2-3混合于圓底燒瓶中，50℃-60℃水浴下攪拌；反應(yīng)結(jié)束后，所得棕紅色油狀物溶于沸騰的絕對乙醇中，滴加70％-72％的高氯酸溶液，生成中間體1；抽濾得到橙色固體，重結(jié)晶后得到中間體1，直接用于下一步反應(yīng)；