[發明專利]一種噁唑類化合物及其制備方法、在檢測Cu2+

有效

• 申請號: 201911360676.0
• 申請日: 2019-12-25
• 公開（公告）號: CN111004227B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 李丹丹;王宏;賈巧娟;劉磊;弓麗華;孔華杰
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業大學
• 主分類號: C07D413/14
• 分類號: C07D413/14;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 胡云飛

本發明涉及一種噁唑類化合物及其制備方法、在檢測Cu²⁺方面的應用，屬于分析化學技術領域。本發明的噁唑類化合物具有如式I所示的結構，是一種全新的帶有熒光基團的有機化合物，具有結構簡單、易于制備的優點，該噁唑類化合物能夠實現在水溶液中對Cu²⁺的高選擇性的識別和快速測定，并對其他金屬離子有很強的抗干擾能力，在活細胞中表現出低毒性和對Cu²⁺的直觀檢測。

技術領域

本發明涉及一種噁唑類化合物及其制備方法、在檢測Cu²⁺方面的應用，屬于分析化學技術領域。

背景技術

Cu元素是人體生理所必需的第三種微量元素，僅次于Fe元素和Zn元素，在大量的工業生產和生物醫藥行業也都被廣泛利用。Cu²⁺由于自身結構的特殊性，被用作為生物酶轉化反應的催化劑。然而，當大量的Cu²⁺存在時，會對環境造成污染，干擾水中生物體系的循環，影響水的自凈能力，也會對人的健康造成傷害。甚至會導致一些疾病如低血糖、 Wilson病、冠心病、骨質疏松、老年癡呆癥。因此，快速、準確的對Cu²⁺進行定性、定量的檢測是非常重要的。

科學家們設計出了很多種檢測Cu²⁺離子的方法，比如原子吸收光譜法、高效液相色譜法、電化學傳感方法、電感耦合等離子體質譜法等。然而這些方法普遍存在操作復雜、設備成本高等缺點。近年來，利用熒光傳感器檢測金屬離子成為人們研究的熱點，相比于傳統的檢測方法，熒光傳感器檢測Cu²⁺離子的方法操作簡單、可以實時測量，被廣泛應用于生命科學、環境科學等領域。然而，現有設計開發的許多檢測Cu²⁺的熒光傳感器選擇性不好，如申請公布號為CN109574872A的中國發明專利公開了一種檢測二價銅離子的熒光探針，該熒光探針的化學式為C₃₁H₂₇N₃O₅，能夠通過水解的方式識別Cu²⁺，但對Cu²⁺的選擇性較差，抗其他金屬離子干擾能力較差。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠對Cu²⁺高選擇性識別的噁唑類化合物。

本發明的目的還在于提供一種低成本的上述噁唑類化合物的制備方法。

本發明還提供了一種上述噁唑類化合物在檢測Cu²⁺方面的應用。

為了實現以上目的，本發明的噁唑類化合物所采用的技術方案是：

一種具有如式I所示結構的噁唑類化合物：

本發明的具有式I所示結構的噁唑類化合物，是一種全新的帶有熒光基團的有機化合物，具有以下優點：1)結構簡單、易于制備；2)能夠與Cu²⁺離子形成1:1的配位，此結果可以從Job plot、MS和DFT模擬計算上得到驗證；3)能夠實現室溫下在水溶液中單一選擇性地痕量檢測Cu²⁺，并對其他金屬離子有很強的抗干擾能力，可實現Cu²⁺的快速測定； 4)在活細胞中表現出低毒性并能夠在活細胞中與Cu²⁺成像，為在生物體內定性和定量的檢測Cu²⁺離子提供了強有力的支撐，有較好的應用前景。

為了對式I結構的噁唑類化合物和Cu²⁺離子絡合的情況進行進一步的研究，用高斯軟件對熒光傳感器絡合Cu²⁺離子前后進行了結構的優化，給出了可能的鍵合模式，并計算出了該熒光傳感器中的鍵合位點與Cu²⁺之間的鍵長，以及絡合前后的HOMO軌道和LUMO 軌道的能量、能量差，見圖1。結果表明，傳感器與Cu²⁺離子絡合后，鍵長均在左右，理論上可以成鍵。由于能量差比絡合前低很多，使絡合結構更加穩定。