[发明专利]一种基于半花菁的铜离子比率荧光探针及其制备与应用

说明书

本发明涉及一种基于半花菁的铜离子比率荧光探针及其制备与应用，所述荧光探针，分子式为C₂₀H₁₇IN₂O₂；所述荧光探针的制备包括步骤有：(1)4‑甲基吡啶与碘甲烷反应得到1,4‑二甲基吡啶碘盐，即化合物1，(2)将化合物1与4‑羟基苯甲醛反应得到4‑(4‑羟基苯乙烯基)‑1‑甲基吡啶碘盐，即化合物2，(3)将化合物2与2‑吡啶甲酸反应得到铜离子比率荧光探针1‑甲基‑4‑(4‑(2‑吡啶甲酰氧基)苯乙烯基)吡啶碘盐，即化合物3；所述荧光探针的应用，是在纯水溶液中将荧光探针与铜离子进行反应，利用两个不同发射波长处荧光强度的比率(F_503nm/F_448nm)变化来检测铜离子的存在与否。本发明探针制备处理过程简单，荧光探针分子在铜离子与其他阳离子共存体系中，表现出较高的选择性和灵敏度。

技术领域

本发明属于金属离子检测的荧光探针技术领域，具体涉及的是一种基于半花菁的铜离子比率荧光探针及其制备与应用。

背景技术

铜离子(Cu²⁺)是人体中第三丰富的元素，并且其在生物体的各种基本生理过程中具有重要的作用，如基因表达和信号转导等。但是细胞中Cu²⁺的浓度变化会导致各种疾病，包括阿尔茨海默(Alzheimes)病、缅克斯(Menkes)综合症、肝豆状核变性(Wilsons)病，甚至癌症等。此外，Cu²⁺被广泛的运用到工业和农业中，所以它也是一种严重的环境污染物。因此，寻找一种简便、快捷检测方法对Cu²⁺进行分析检测具有重要意义。现有测定Cu²⁺的方法主要是原子吸收光谱法和分光光度法，但前者需要复杂的仪器及熟练的技术人员及高昂的检测费用，后者需要繁琐的操作，所以都不是理想的识别和检测Cu²⁺浓度的方法。荧光探针具有灵敏度高、选择性好、成本低、样品用量少、设备简单等优点，并已成为检测重金属离子的有效手段。

目前关于Cu²⁺荧光探针的研究中，大多是基于单波长荧光发射强度改变的荧光探针，比如荧光淬灭或荧光增强。这些基于单波长发射的荧光探针易受一些因素的影响，比如：光漂白、探针分子的浓度、周围的微环境和光照射下的稳定性等。而比率荧光探针能够克服上述因素的影响。比率荧光探针是通过记录两个荧光发射峰的比率来实现对金属离子的检测的，它有利于增加响应范围，减少环境因素的影响。虽然文献已经报道了一些比率型的Cu²⁺荧光探针，但这些比率型荧光探针大多都是在纯有机溶剂或含有有机溶剂的水溶液中对Cu²⁺进行检测。实际上能够在纯水溶液中表现出识别性能的荧光探针才具有更广阔的使用价值。因此，迫切需要开发研究在纯水溶液中常温快速高效地检测Cu²⁺的新型比率荧光探针。

基于吡啶盐的半花菁4-(4-羟基苯乙烯基)-1-甲基吡啶碘盐不仅具有良好水溶性，而且具有典型的“推-拉”结构，表现出优良的光学性能。当羟基被吸电子基团2-吡啶甲酰基保护后，使其“推”电子的能力降低，并伴随吸收光谱和荧光光谱的变化，同时吡啶甲酸酯基团很容易被Cu²⁺水解。因此，本发明的基于半花菁的铜离子比率荧光探针是以4-(4-羟基苯乙烯基)-1-甲基吡啶碘盐作为荧光团，以吡啶甲酸酯作为识别单元的比率型荧光探针。经检索没有发现与本申请相近似的文献及专利申请。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，通过分子设计，合成出一种在纯水溶液中检测铜离子并具有灵敏度高、选择性好和响应时间短的基于半花菁的铜离子比率荧光探针。

本发明还提供了上述基于半花菁的铜离子比率荧光探针的制备方法。

本发明还提供了上述基于半花菁的铜离子比率荧光探针的应用。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：