一種三價鐵離子熒光探針化合物及其制備與應用的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種三價鐵離子熒光探針化合物及其制備與應用。所述鐵離子熒光探針化合物具有式I的結構。制備方法是：將羅丹明B與無水乙二胺混合，并在乙醇中回流制得羅丹明的酰胺；用氯甲基甲醚保護聯萘酚的羥基，在丁基鋰的作用下，與N,N-二甲基甲酰胺反應后，用鹽酸脫去甲醚甲基，得帶有醛基的聯萘酚；最后將羅丹明的酰胺與帶有醛基的聯萘酚在乙醇中回流，洗滌，得到純凈的三價鐵離子的熒光探針化合物。該探針化合物對三價鐵離子具有良好的選擇性和靈敏性，檢測樣品前處理簡單，并且對細胞沒有毒性，用于水體環境以及生物細胞中的三價鐵離子的檢測。
【專利說明】一種三價鐵離子熒光探針化合物及其制備與應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種三價鐵離子熒光探針化合物及其制備與應用，屬于熒光探針技術 領域。 技術背景
[0002] 鐵是動植物所必須的一種微量元素，它在細胞代謝過程中起著重要的作用，鐵可 以作為血紅蛋白的氧載體，催化各種酶反應。在人體中，缺少三價鐵離子會導致貧血、糖尿 病、心臟病以及肝、腎的損傷。但是，雖然鐵是維持身體健康的重要元素，一旦它的含量超出 了生物體的安全范圍，就可能會促進氧化脂肪、蛋白質和細胞中的其他組分而變得有毒。身 體中超量的三價鐵離子與某些癌癥和器官的功能性障礙有著密切的關系。因此檢測身體中 的鐵的含量能夠用于指導預防某些疾病。
[0003] 常見的定性定量檢測三價鐵離子的的方法有：原子吸收、比色法、分光光度法、循 環伏安法等等。但這些技術需要繁瑣的樣品預制備過程、復雜的儀器設備、以及對細胞易造 成傷害等缺點。因此用裸眼就能直接觀察到檢測結果的熒光探針法是消除上述不足之處的 可行方法之一，近年來，由于金屬離子熒光探針的高靈敏度、高選擇性、低檢測限等優勢，金 屬離子熒光探針的設計與合成有很大發展，目前，常見的用于熒光探針的熒光基團化合物 主要有熒光素、羅丹明、BODIPY、花青類染料等。在實驗中必須采用高強度激光激發高濃度 熒光物的措施來獲得足夠強的上轉換熒光，這使得熒光化合物吸收的光能很大一部分沒有 轉化為熒光光能，而是以熱的形式釋放出來，加大了對生物樣品的熱損傷，增加了活體生物 樣品觀測的難度。CN102391150A提供一種鐵離子熒光探針化合物對苯二胺縮二乙酸乙酯基 苯甲醛及其制備方法，該化合物在緩沖溶液中對鐵離子表現出識別性，最低可探測的鐵離 子濃度為l〇_ 6mol/L。但其存在以下不足：1、該技術的熒光探針對鐵離子的響應不具有線性 規律，無法定量的測試鐵離子的濃度；2、該技術的熒光探針檢測最低限只有l(T 6m〇l/L，不 能滿足更低鐵離子濃度的測試；3、該技術的熒光探針未能應用于生物中鐵離子檢測與成像 研宄。
【發明內容】
[0004] 針對現有技術的不足，本發明提供一種三價鐵離子熒光探針化合物，可以靈敏檢 測三價鐵離子。
[0005] 本發明還提供所述三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法與應用。
[0006] 本發明的技術方案如下：
[0007] -種三價鐵離子熒光探針化合物，具有式I所示的結構：
[0008]
【權利要求】
1. 一種三價鐵離子熒光探針化合物，具有式I所示的結構：
2. -種權利要求1所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，包括如下步驟： (1) 將羅丹明B與無水乙二胺在乙醇中回流反應制得式II所示的羅丹明酰胺；
(2) 聯萘酚與氯甲基甲醚在氫化鈉存在下、于四氫呋喃溶劑中反應，制得式III所示的 化合物，反應式中的MOMCl代表氯甲基甲醚：
(3) 上述式III化合物在丁基鋰作用下，與N，N-二甲基甲酰胺反應，制得式IV所示的 化合物，反應式中的TMEDA代表四甲基乙二胺溶劑，DMF代表N，N-二甲基甲酰胺：
(4) 將制得的式IV化合物再用鹽酸脫去甲醚甲基，得到帶有醛基的聯萘酚，即式V化合 物；
(5)將步驟（1)制得的羅丹明酰胺與步驟（4)制得的帶有醛基的聯萘酚，在乙醇中加熱 到78?83°C回流反應9?11小時，冷卻析出沉淀，過濾出沉淀再用乙醇沖洗，得到產物。
3. 如權利要求2所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，其特征在于步驟（1) 所述羅丹明與乙二胺的摩爾比為1:5?1 :20。
4. 如權利要求2所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，其特征在于步驟（2) 所述聯萘酚與氯甲基甲醚的摩爾比為1:2-2. 5 ;氫化鈉占聯萘酚的質量比為30-40%。
5. 如權利要求2所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，其特征在于步驟（3) 所述式III化合物與N，N-二甲基甲酰胺的摩爾比為1:1. 1-1. 2 ;丁基鋰與N，N-二甲基甲 酰胺的摩爾比1:1。
6. 如權利要求2所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，其特征在于步驟（2) 和步驟（3)全程在氮氣保護下進行。
7. 如權利要求2所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，其特征在于步驟（4) 中所述鹽酸濃度為l〇_12mol/L。
8. 如權利要求2所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，其特征在于步驟（5) 羅丹明的酰胺和帶有醛基的聯萘酚的摩爾配比為1:1。
9. 如權利要求2所述的三價鐵離子熒光探針化合物的制備方法，其特征在于，步驟如 下： (a) 取羅丹明B，溶于乙醇中，加入無水乙二胺，攪拌回流反應12-18小時，蒸除乙醇溶 劑；加水溶解過量的乙二胺，再用二氯甲烷萃取有機產物、無水硫酸鈉干燥，蒸除二氯甲烷 溶劑，得羅丹明酰胺產物； (b) 在氮氣保護下，取聯萘酚溶于四氫呋喃中，冷卻至0°C，再緩慢加入氫化鈉，攪拌 15-20分鐘；加入氯甲基甲醚，升溫至22-27°C反應3-5小時，加水淬滅；用乙酸乙酯萃取、 無水硫酸鈉干燥、硅膠柱純化，得到式III化合物； (c) 在氮氣保護下，取式III化合物溶于四氫呋喃中，降溫到-78?-75°C，加入0.6 毫升的四甲基乙二胺和2. 4毫升I. 6M的丁基鋰的四氫呋喃溶液，攪拌20-30分鐘后，加入 N，N-二甲基甲酰胺，再升溫至0°C，攪拌反應0.5-1小時；反應結束后，加入少量稀鹽酸淬 滅，用乙醚萃取，無水硫酸鈉干燥，硅膠柱純化，得到式IV化合物； ⑷取式IV化合物溶于四氫呋喃中，冰浴降溫到0°C，加入鹽酸，攪拌反應2小時后，用 飽和碳酸氫鈉溶液洗滌，乙酸乙酯萃取，硅膠柱純化得到式V帶有醛基的聯萘酚； (e)取步驟（a)的羅丹明酰胺、步驟（d)的帶有醛基的聯萘酚，按等摩爾比混合后加入 乙醇中攪拌回流反應5-6小時，過濾沉淀，乙醇洗滌，得熒光探針化合物。
10. 權利要求1所述的三價鐵離子熒光探針化合物的應用，用于檢測動植物、人體細 胞、土壤或水體中的三價鐵離子含量。
【文檔編號】C09K11/06GK104496997SQ201510013814
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2015年1月12日 優先權日:2015年1月12日
【發明者】呂正亮, 黃曦明, 范春華 申請人:濟南大學