以萘酰亚胺为核的双通道铜离子探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种以萘酰亚胺为核的双通道荧光探针及其制备方法和应用。该荧光探针的结构式为本发明专利技术制备条件温和，制备出的探针NDI‑Py具有良好的光电特性，不仅能在溶液中通过颜色肉眼可见地检测环境中的铜离子以及通过荧光的变化快速地检测铜离子，并且可以吸附在硅胶板上检测环境中不同浓度的铜离子以及检测细胞内的铜离子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机化学领域，具体涉及一种以萘酰亚胺为核的新型的双通道铜离子探针及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，双通道紫外-荧光探针以其高选择性、高灵敏性、实时性、对样品无损害性等优点引起了科学家的关注，已经被广泛应用于环境科学、生物学和医学等领域。但是到目前为止，很少有文献报道双通道紫外荧光探针用于检测环境中的铜离子。因此，设计和合成一种新的用于检测铜离子的双通道紫外荧光探针具有重要意义。萘酰亚胺衍生物由于其稳定的光物理性质、易修饰性、大的共轭体系，已经被广泛地应用于光电功能材料的研究。我们设计并合成了一个以萘酰亚胺为核的双通道铜离子探针。该探针不仅能够肉眼可见地检测铜离子，而且能够快速地实现对溶液中铜离子的荧光检测，反应时间30秒。此外，该探针可以吸附在硅胶板上检测不同溶度的铜离子，以及细胞内铜离子检测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种以萘酰亚胺为核的双通道铜离子荧光探针及其制备方法。本专利技术的制备条件温和，制备出的铜离子荧光探针具有良好的光电特性，能方便快捷地检测环境中的铜离子，并可以吸附在硅胶板检测环境中的铜离子，以及实现对细胞内铜离子的荧光探测。本专利技术提供的技术方案具体如下：一种以萘酰亚胺为核的双通道探针(以下简称NDI-Py)，具有式(I)所示的结构：一种制备上述以萘酰亚胺为核的双通道探针的方法，包括以下步骤：(1)将二氯异腈脲酸钠的水溶液加入KBr水溶液中，机械搅拌24小时，抽滤得到白色固体DBI，其结构式为(2)把1,4,5,8-萘四酸酐溶于浓硫酸溶液中，升温至120～130℃后将DBI加入，继续反应15-25小时，反应结束后将反应液倒入冰水中，减压抽滤，得到淡黄色固体化合物1，其结构式为(3)在氮气保护下，将化合物1溶于冰醋酸中，升温至120～130℃后将2-氨基乙氧基乙醇加入，继续反应6小时，反应结束后冷却至室温，减压抽滤得到红色固体状的粗产品，将粗产品用硅胶柱层析法分离提纯，真空干燥，得到化合物2，其结构式为(4)在氮气保护下，将化合物2和2-甲氨基吡啶一同溶于无水四氢呋喃中，先室温反应30分钟，再回流反应6h；反应结束后冷却至室温，分离提纯，真空干燥，得到化合物3，其结构式为(5)在氮气保护下，将化合物3和2-乙基己胺一同溶于N,N-二甲基甲酰胺中，然后在100℃下反应3-5小时，反应结束后冷却至室温，分离提纯，真空干燥，得到式(I)所示的化合物。步骤(1)中二氯异腈脲酸钠和KBr的摩尔比为1:2。步骤(2)中1,4,5,8-萘四酸酐和DBI的摩尔比为1:2。步骤(3)中化合物1和2-氨基乙氧基乙醇的摩尔比为1:4。步骤(4)中化合物2和2-氨甲基吡啶的摩尔比为1:1。步骤(5)中化合物3和2-乙基己胺的摩尔比为1:2。步骤(3)中分离提纯所用的淋洗液是体积比为40:1的二氯甲烷和丙酮的混合液；步骤(4)中分离提纯的方法为：先用旋转蒸发仪除去有机溶剂，然后以体积比为5:1的氯仿和乙酸乙酯的混合液为淋洗剂，将粗产品过硅胶柱；步骤(5)中分离提纯的方法为：将反应后的反应液倒入水中，然后用二氯甲烷萃取，合并有机相后干燥，再用旋转蒸发仪除去有机溶剂得到粗产品，以体积比为1:2的石油醚和乙酸乙酯为淋洗剂，将粗产品过硅胶柱。上述以萘酰亚胺为核的双通道探针在铜离子检测领域中的应用。本专利技术具有以下优点和有益效果：本专利技术制备条件温和，制备出的探针NDI-Py具有良好的光电特性，不仅能在溶液中通过颜色肉眼可见地检测环境中的铜离子(如图2所示)以及通过荧光的变化快速地检测铜离子(如图3所示)，并且可以吸附在硅胶板上检测环境中不同浓度的铜离子(如图4所示)以及检测细胞内的铜离子(如图5所示)。附图说明图1为式(I)所示的化合物NDI-Py的合成路线图。图2为NDI-Py检测铜离子的紫外和荧光光谱图；其中，图2(A)为紫外光谱图，图2(B)为荧光光谱图。图3为NDI-Py对铜离子荧光检测的反应时间曲线图。图4为NDI-Py吸附在硅胶板上时对不同浓度的铜离子进行紫外检测的对比照片；其中，图4(A)、图4(B)、图4(C)、图4(D)、图4(E)、图4(F)依次表示离子浓度为0、2.0×10-6、2.0×10-5、1.0×10-4、1.0×10-3、1.0×10-2mol/L。图5为NDI-Py用于细胞内铜离子检测的显微镜图；其中，图5(A)为HeLa细胞用NDI-Py(1x10-4mol/L)培养半个小时之后在明场下的照片；图5(B)为HeLa细胞用NDI-Py(1x10-4mol/L)培养半个小时之后在暗场下的荧光照片；图5(C)为HeLa细胞继续用1倍量的铜离子培养半个小时之后在明场下的照片；图5(D)为为HeLa细胞继续用1倍量的铜离子培养半个小时之后在暗场下的荧光照片。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步详细的描述。本领域技术人员应理解，以下实施例仅用于本说明，并不用于限制本专利技术的保护范围。下述实施例中所用的原料为市售产品，或可用本领域已知的方法合成得到。实施例1化合物3和NDI-6的合成(1)将二氯异腈脲酸钠(购于天津希恩思)(22g,100mmol)的水溶液(200mL)加入KBr(23.8g,200mmol)的水溶液中(500mL)，机械搅拌反应24小时；反应结束后减压抽滤得到白色滤饼，烘干后得到白色块状固体，DBI(22.8g,67.9％)，其结构式为(2)将1,4,5,8-萘四酸酐(5g,18.6mmol)(购于上海达瑞)溶于60mL浓硫酸中，加热到130℃后将DBI(12.1g,37mmol)缓慢地加入1,4,5,8-萘四酸酐的浓硫酸溶液中继续反应20小时；反应结束后冷却至室温，将反应物缓慢地倒入冰水中，减压抽滤得到淡黄色固体，干燥后得到化合物1(6.13g,77.6％)，其结构式为(3)将化合物1(4.0g,9.2mmol)溶于300mL冰醋酸中，加热至130℃后加入2-氨基乙氧基乙醇(3.8g,36.1mmol)，氮气保护下回流反应6小时，反应结束后冷却至室温，减压抽滤得到红色滤饼，硅胶柱层析法分离提纯，以体积比为40:1的二氯甲烷和丙酮为淋洗剂，得到淡黄色粉末(1.8g,28.5％)，并用1HNMR对其结构进行表证，证明该淡黄色粉末确实为化合物2，其结构式为(4)在氮气保护下，将化合物2(342mg,0.50mmol)和2-氨甲基吡啶(54mg,0.5mmol)溶于15mL无水四氢呋喃中，先室温反应30分钟，再回流反应6小时；反应结束后冷却至室温，旋转蒸发仪除去有机溶剂得到红色滤饼；以体积比为5:1的二氯甲烷和乙酸乙酯混合液为淋洗剂，将粗产品经硅胶柱层析法分离提纯，真空干燥得到深红色固体(200mg,70.4％)，并用1HNMR、质谱对结构进行了表征，证实该深红色固体确实为化合物3，其结构式为1HNMR(300MHz,CDCl3,25℃)δ(ppm):10.83(s,1H,ArNH),8.86(s,1H,ArH),8.72(s,1H,ArH),8.32(s,1H,ArH),7.74(s,1H,ArH),7.38(s,1H,ArH),7.31(s,1H,ArH),4.94(d,J＝5.1Hz,2H,-N-CH2-),4.50-4.42(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种以萘酰亚胺为核的双通道探针，其特征在于，具有式(I)所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种以萘酰亚胺为核的双通道探针，其特征在于，具有式(I)所示的结构：2.一种制备权利要求1所述的以萘酰亚胺为核的双通道探针的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将二氯异腈脲酸钠的水溶液加入KBr水溶液中，机械搅拌24小时，抽滤得到白色固体DBI，其结构式为(2)把1,4,5,8-萘四酸酐溶于浓硫酸溶液中，升温至120～130℃后将DBI加入，继续反应15-25小时，反应结束后将反应液倒入冰水中，减压抽滤，得到淡黄色固体化合物1，其结构式为(3)在氮气保护下，将化合物1溶于冰醋酸中，升温至120～130℃后将2-氨基乙氧基乙醇加入，继续反应6小时，反应结束后冷却至室温，减压抽滤得到红色固体状的粗产品，将粗产品用硅胶柱层析法分离提纯，真空干燥，得到化合物2，其结构式为(4)在氮气保护下，将化合物2和2-甲氨基吡啶一同溶于无水四氢呋喃中，先室温反应30分钟，再回流反应6h；反应结束后冷却至室温，分离提纯，真空干燥，得到化合物3，其结构式为(5)在氮气保护下，将化合物3和2-乙基己胺一同溶于N,N-二甲基甲酰胺中，然后在100℃下反应3-5小时，反应结束后冷却至室温，分离提纯，真空干燥，得到式(I)所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李倩倩，宗路一，李振，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42