[发明专利]苯衍生物金属离子荧光探针及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类可以用于金属离子荧光识别的新型化合物，尤其涉及苯衍生物金属离子荧光探针及其应用，属生物化学领域。

背景技术

金属离子与医学、生命科学及环境科学有紧密的联系，对金属离子识别、检测、定性分析有重要意义。尤其对于个别过渡金属及重金属离子，用常规的分析手段难以得到满意的效果。用荧光分子探针检测金属离子具有实时检测、低检测阈值、高灵敏度和易于操作等特点，是非常行之有效的方法。过渡金属及重金属广泛存在各种生命体中，在生命活动中发挥着重要的作用，某些过渡金属在生命体内含量过低会引起各种疾病，而有时浓度很低的重金属就有很强的毒性，危及生物体的存在。例如：铜是人体健康不可缺少的微量元素，对于血液、中枢神经和免疫系统，头发、皮肤和骨骼组织以及脑、肝、心等内脏的发育和功能有重要影响。世界卫生组织建议，为了维持健康，成人每公斤体重每天应摄入0.03 mg铜。孕妇和婴幼儿应加倍。铜在人体内含量约为100~150 mg，血清铜正常值100~120 μg/dl，是人体内含量位居第二的微量元素。铜对血红蛋白的形成起活化作用，促进铁的吸收和利用，在电子传递、弹性蛋白的合成、结缔组织的代谢、嘌呤代谢、磷脂及神经组织形成方面有重要意义。缺铜会造成贫血、骨质疏松、冠心病、白癜风病、女性不孕病等症状。利用荧光分子探针实时快速高效检测各种环境样品、工业废水及生物组织中的铜离子含量已经成为一项新的研究热点，因此，荧光分子探针对于金属离子的快速检测具有重要的意义，尤其是对水溶液及生物体内金属离子的识别具有潜在的实用价值。采用荧光分子探针检测锌、铜、铁、汞等金属离子已有相关文献报道，荧光分子探针种类较多，但许多有机荧光分子探针化合物常常受质子的影响而导致响应的光谱性能发生改变，难以确保检测结果的准确性。现有的金属离子荧光探针合成相对复杂，一些探针分子合成产率较低。

发明内容

本发明目的在于提供一类选择性好、高灵敏度的苯衍生物金属离子荧光探针，并且提供上述金属离子荧光探针在溶液中对过渡金属离子和重金属离子进行检测方面的应用。

为实现本发明目的，技术方案如下：通过研究探索合成出一类对金属离子具有特殊识别作用的化合物，将其作为检测金属离子荧光探针。该类荧光分子探针的结构通式如下：

通式中R₁、R₂、R₃、R₄、R₅代表芳香基团，是指苯基、吡啶基、喹啉基、萘啶基、吡咯基或苯胺基等，但R₁、R₂、R₃、R₄、R₅不同时均为苯基，

                   

苯基    吡啶基     吡咯基      喹啉基          萘啶基       苯胺基

将上述金属离子荧光探针应用于溶液中过渡金属离子和重金属离子的检测。

其制备路线如下：

在上述通式所代表的荧光离子探针中，芳香基团是结合金属的有效部位，芳香基团与金属离子可以形成比较稳定的配合物，使与中心苯环联接的单键旋转在配位后受到抑制，从而使分子共平面性加强，共轭性提高，最终实现对金属离子的识别。

本发明设计、合成的荧光离子探针分别对于多种金属如铜离子、铁离子等金属离子可以灵敏识别。其中一些探针分子还可以对两种金属有识别作用，选择性好、灵敏度高，将此类探针应用于生物样品或者环境中金属离子的识别和检测具有较好的应用前景。

附图说明

图1：乙醇溶液中荧光探针A（20 μM）的荧光光谱随Fe³⁺的浓度的变化图（λ_ex =246 nm）。插图为荧光强度与Fe³⁺浓度关系图（λ_em = 475 nm）；

图2：乙醇溶液中荧光探针A（20 μM）的荧光光谱随Cu²⁺的浓度的变化图（λ_ex = 246 nm）；插图为荧光强度对Cu²⁺浓度关系图（λ_em = 365 nm）；