[發明專利]一種鎘離子熒光探針及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201610411319.2
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN107501252A
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 徐兆超;劉洋
• 申請（專利權）人: 中國科學院大連化學物理研究所
• 主分類號: C07D413/14
• 分類號: C07D413/14;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司21002
• 代理人: 馬馳

技術領域

本發明屬于化學分析檢測領域，具體涉及一種鎘離子熒光探針及其制備方法和應用，所述鎘離子熒光探針能夠檢測寬pH工作范圍的鎘離子檢測。

背景技術

鎘是一種對人體健康具有嚴重毒害作用的重金屬，會造成腎功能不全，鈣代謝紊亂，增加肺癌、前列腺癌、胰腺癌和腎癌的發生率。鎘廣泛應用在工業和農業中，造成土壤和水域中的大量累積，被各種動植物吸收并通過食物鏈富集而進入人體。盡管鎘離子對環境以及人體健康造成不良影響，但是鎘離子的致病機理依然不清楚。因此尋求快速、高效的鎘離子檢測方法，使其應用于醫藥、環境、食品等領域是十分必要的。熒光檢測法方法簡便，而且在靈敏度、選擇性、響應時間以及生物應用等方面具有突出優點，近年來得到廣泛應用。

目前，大多數已報道的鎘離子熒光探針主要是基于EDTA酰胺衍生物為配體或DPEA/DPA為配體的鎘離子探針,通過與鎘離子絡合后發生熒光的淬滅或增強，或熒光發射波長的紅移或藍移來實現檢測鎘離子[(a)Gunnlaugsson,T.；Lee,T.C.；Parkesh,R.Org.Lett.2003,5,4065.(b)Yang,Y.-Y.；Cheng,T.-Y.；Zhu,W.-P.；Xu,Y.-F.；Qian,X.-H.Org.Lett.2011,13,264.(c)Taki,M.；Desaki,M.；Ojida,A.；Iyoshi,S.；Hirayama,T.；Hamachi,I.；Yamamoto,Y.J.Am.Chem.Soc.2008,130,12564.(d)Liu,Z.P.；Zhang,C.L.；He,W.J.；Yang,Z.H.；Gao,X.；Guo,Z.J.Chem.Commun.2010,46,6138.]。這些鎘離子探針通常具有較好的靈敏度以及快速的響應時間，但是對鎘離子的結合選擇性比較差，容易受到其他金屬離子特別是同族金屬鋅和汞離子的干擾。為了對結合不利的目標分析物具有特異的結合選擇性，受體最好能夠對目標分析物具有區別于一般的結合模式。換句話說，受體能夠針對不同的目標分析物變換構型來提高結合選擇性，即變型受體。變型受體能夠對競爭物種采取常見的結合構型，而針對目標分析物則會改變構型而采用最優結合模式，從而實現對目標分析物的專一識別。酰胺DPA是一種利用酰胺的互變異構作為變型因子來設計變型受體，在已報道的實例中對金屬離子能夠表現出專一的結合選擇性。

鎘在土壤以及動植物中的吸收和累計，以及鎘離子對生物體的毒性，嚴重依賴于環境的pH。例如Bervoets等人對河蚊幼蟲在不同pH條件下的鎘吸收做了研究，發現在pH 5.5-9范圍內，隨著pH的增加鎘的吸收也增加；而在pH 9-10范圍內，隨著pH的增加鎘的吸收下降。很多的研究已經證明降低pH可以減小鎘的毒性。沃登等人證實，鎘在pH值為5的大腸桿菌中毒性比在pH為7中的要低很多。然而，已報道的鎘離子探針只能在很窄的pH范圍內檢測鎘離子。

本發明涉及的鎘離子熒光探針使用酰胺DPA變型受體很好的解決了選擇性和pH檢測范圍的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種鎘離子熒光探針及其制備方法和應用，該探針對鎘離子具有專一的結合選擇性和熒光響應，探針中以4-氨基-7-硝基苯噁二唑為熒光團，酰胺DPA為受體，酰胺官能團的互變異構使得受體具有變型能力，即以亞胺酸的異構體結合鎘離子，而以酰胺異構體的結構結合其他金屬離子，表現為對鎘離子的專一結合選擇性。探針結合鎘離子后熒光強度增強65倍；與其他金屬離子特別是同族元素結合后沒有明顯的熒光變化，表現為對鎘離子的專一熒光信號選擇性，適用于較寬的pH檢測范圍(pH 4.5-11.5)，且靈敏度較高，制備方法簡單，適合放大合成和實際應用。

本發明采用的技術方案：

一種鎘離子熒光探針，該熒光探針結構如下：

所述鎘離子熒光探針的制備方法，具體步驟如下：

(1)中間體4-氨基-7-硝基苯噁二唑的合成：將4-氯-7-硝基苯噁二唑溶于甲醇，加入氨水得反應液，反應液在氮氣保護下反應12-36小時，反應結束后旋干反應液，粗產物用硅膠柱分離，所得固體即為4-氨基-7-硝基苯噁二唑；

(2)中間體2-氯-N-(7-硝基苯噁二唑-4-)酰胺的合成：4-氨基-7-硝基苯噁二唑和4-二甲基氨基吡啶溶于二氯甲烷中得溶液A，溶液A置于冰浴中攪拌，再將2-氯乙酰氯溶于二氯甲烷得溶液B，將溶液B逐滴加入溶液A中，室溫下攪拌反應1-5小時，旋干反應液得粗產物，粗產物通過柱色譜分離，所得固體即為2-氯-N-(7-硝基苯噁二唑-4-)酰胺；