[发明专利]一种检测Fe(Ⅲ)的香豆素类共轭杂环荧光探针

说明书

本发明一种检测Fe(Ⅲ)的新型香豆素类共轭杂环荧光探针以邻菲罗啉为受体，以具有良好的光物理和光化学性能的香豆素为生色基团，合成一种新的荧光探针3‑(2‑(1,10‑邻菲罗啉‑3‑基)乙炔基)‑7‑(二乙氨基)‑2H‑香豆素(M3)，其制备方法具体包括3‑溴‑7‑二乙氨基香豆素、3‑(2‑(三甲基硅基)乙炔基)‑1,10‑邻菲罗啉、3‑乙炔基‑1,10‑邻菲罗啉和邻菲罗啉基香豆素类化合物M3的合成步骤。本发明有机化合物M3具有强的荧光，是一种能快速、高效、专一的识别水溶液中的Fe³⁺荧光探针，具有非常好的应用前景，合成过程较简单，反应条件容易控制，产率高。

技术领域

本发明涉及一种检测Fe(Ⅲ)的新型香豆素类共轭杂环荧光探针，具体属于有机合成技术领域。

背景技术

铁(Ⅲ)在人生理机体正常工作的过程中起到非常重要的作用，比喻血红蛋白运输氧气，但铁(Ⅲ)的含量超标会引起人体严重的生理病变，如贫血等。在Fe³⁺的检测中，荧光法因其具有选择性好、灵敏度高、易于操作等特点一直受到研究人员的重视。尽管Fe³⁺荧光探针有了许多的研发和进展，但仍然存在以下不足：选择性差；量子产率低；受溶剂或阴离子干扰影响大等。例如，2014年Olimpo García-Beltrán等人合成了两种新的香豆素基荧光探针BS1和BS2，并研究了它们对铜离子(II)和铁离子(III)的检测。结果表明，这两种化合物与Cu²⁺和Fe³⁺离子混合后都会引起原溶液的荧光猝灭，虽然两种探针对Cu²⁺和Fe³⁺的选择性高于其他金属离子，但不能满足专一性识别Fe³⁺或Cu²⁺的性能(Olimpo García Beltrán,Bruce K Cassels,Claudio Pérez et al.Coumarin-Based Fluorescent Probes forDual Recognition of Copper(II)and Iron(III)Ions and Their Application in Bio-Imaging[J].Sensors.2014,14,1358-1371.)。因此如果要对Fe³⁺的生物学功能作深入的了解，就需要探索高选择性、高灵敏度的检测方法。

香豆素基荧光探针BS1和BS2的结构式分别为：

现行的荧光传感器包括化学反应型传感器和络合型传感器，前者通过与分析物发生特异的化学反应引起荧光信号变化，从而实现对分析物的检测，后者通过离子络合作用引起荧光信号变化，从而实现对分析物的检测。常见的阳离子识别基团有吡啶、多胺类、含有中心原子氮或硫的配体等。以1,10-邻菲罗啉为例，其结构具有含氮的六元杂环，因此拥有卓越的接受π电子能力，易于与各种金属离子形成稳定的配位化合物，在光学性质方面表现卓越。但同时也存在选择性不唯一，检测限较高的不足。例如，2019年Cong Quan等人(Cong Quan,Jiayu Liu,Wei Sun et al.Highly sensitive and selectivefluorescence chemosensors containing phenanthroline moieties for detectionofZn²⁺and Cd²⁺ions[J].Chem.Pap.2019,74(2),485-497.)通过铃木偶联反应，合成出两种邻菲罗啉衍生物的荧光探针TPB和PTPB。虽然两种探针在加入Cd²⁺和Zn²⁺离子后荧光发生了明显的变化，但存在选择性不唯一且Zn²⁺最低检测限较高(1.27μM)。另外Cd²⁺和Zn²⁺离子在可见光下不能引起探针的颜色发生变化，因此起不到比色探针的高效性。

两种邻菲罗啉衍生物的荧光探针TPB和PTPB的结构式分别为：