一种基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光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基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针及其制备方法和应用，属于铜离子荧光探针技术领域。本发明专利技术的技术方案要点为：一种基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针，其结构式为：本发明专利技术还具体公开了该荧光探针的制备方法及其在Hela活细胞中进行铜离子检测的应用。在金属选择性实验中，该荧光探针的荧光增强只能由铜离子(超过200倍)诱导，而不能由其它金属和生物硫醇诱导。因此，该荧光探针对铜离子表现出良好的选择性。基于此建立了一种快速、简便的检测铜离子的荧光检测方法。子的荧光检测方法。子的荧光检测方法。

【技术实现步骤摘要】
一种基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于铜离子检测荧光探针
，具体涉及一种基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]铜(Cu)是人体必需的微量元素，在许多代谢过程中起着关键作用，主要以金属酶的形式参与电子传递、小分子活化、底物氧化、信号转导等一系列过程。铜缺乏症在日常饮食可直接或间接导致DNA的氧化损伤，甚至导致一些心血管疾病，如血压升高、心脏和血管结构改变、脂质过氧化作用、葡萄糖代谢受损等等。然而，过量摄入铜也会对人体造成严重后果。例如，长时间接触过量的铜离子会诱发一些神经退行性疾病，包括阿尔茨海默病、威尔逊病、帕金森病、肌萎缩性侧索硬化症(ALS)等。此外，铜是工业生产活动中使用最广泛、最常见的重金属之一。含铜废水的排放不仅会造成资源的严重浪费，而且会对环境造成极大的污染。因此，高选择性、高灵敏度的铜离子原位检测在生命科学和环境领域具有重要意义。
[0003]荧光分子成像技术是近年发展迅速的一种新兴的分子成像技术，它利用具有特异性的荧光分子探针标记特定的分子或细胞，从分子和细胞水平上对正常或异常的生物过程进行空间和时间上的视觉描述，是一种非侵入式的成像方式。荧光探针具有高的荧光量子产率、长的分析波长、良好的生物兼容性、稳定性、选择性、灵敏度以及动态响应范围宽等诸多优点，尤其是荧光法能够实现对活体的灵敏、原位、实时成像，近年来在生物化学、细胞生物学、环境科学、分子生物学等科学领域有着广泛的应用。香豆素类荧光团分子摩尔吸光系数较大，荧光量子产率较高，因此香豆素类染料常被用作为发色基团来合成高效的荧光探针。香豆素分子易于衍生和修饰，而且激发波长在可见区，这些特点使其成为了荧光探针设计和合成中优秀的候选荧光团。
[0004]目前，荧光探针作为一种高灵敏度、高选择性的非侵入性检测方法，已广泛应用于生物医学领域，用于检测生物体中的金属离子、活性物质、生物小分子等物质。许多基于铜活度的探针被设计和生产来检测各种生物活性物质，如氨基酸、硫醇、活性氮或生物体中的活性氧物种。它们的设计主要基于铜离子的配位能力和催化能力。例如，铜离子可以诱导酰肼、酯、内酯、酰胺、内酰胺和其他物质的催化水解。此外，还报道了基于铜催化氧化反应的探针，如基于氧化脱氢反应、氧化环化反应、有机胺氧化反应、苯醚C
‑
O键断裂反应等的探针，其中仅有少数基于铜催化氧化环化反应的探针被报道，如氧化环化生成恶二唑、苯并三唑和奎宁化合物。基于铜介导的氧化环化合成类黄酮类中间体的探针法尚未见报道。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针及其制备方法，该方法制得的荧光探针能够用于Hela活细胞中进行
铜离子检测。
[0006]本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案：一种基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针，其特征在于该荧光探针的结构式为：
[0007][0008]本专利技术所述的基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针的制备方法，其特征在于具体步骤为：
[0009]步骤S1：将POCl3的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液加入到7
‑
(二乙基氨基)香豆素的N,N
‑ꢀ
二甲基甲酰胺溶液中，于60℃搅拌反应，反应完成后加水并过滤沉淀，得到暗黄色固体即香豆醛类化合物2；
[0010]步骤S2：将步骤S1得到的香豆醛类化合物2溶于体积比为1:1的二氯甲烷/乙醇的混合溶剂中，再加入四氢吡咯作为催化剂，然后加入化合物3，在氮气保护下于常温搅拌反应，有沉淀析出，点板检测反应，反应完全后所得沉淀抽滤，并用乙醇洗涤数次，得到荧光探针1；
[0011]制备过程中的合成路线为：
[0012][0013]进一步限定，步骤S1中所述POCl3与7
‑
(二乙基氨基)香豆素的投料摩尔比为10.7:1，步骤S2中所述香豆醛类化合物2与1
‑
羟基
‑2‑
乙酰萘的投料摩尔比为0.1:0.18。
[0014]本专利技术所述的基于铜离子催化烯烃氧化反应的荧光探针在Hela活细胞中进行铜离子检测的应用。
[0015]进一步限定，所述基于铜离子催化烯烃氧化反应的荧光探针具有较弱荧光，作为反应性荧光探针，其在铜离子存在下的荧光增强设计铜离子催化环化生成强荧光黄酮类化合物，该荧光探针具有良好的水溶性和pH适应性，能够作为生物相容性荧光探针使用。
[0016]本专利技术中铜离子诱导荧光探针1的荧光增强可能涉及铜介导的氧化过程，机理如图3所示，在这个过程中，荧光探针1被铜离子先配位，之后在水的参与下发生催化环化生成强黄色荧光黄酮类化合物FI。因此，荧光探针1在铜离子的存在下可以增强溶液中的荧光。基于此本专利技术建立了一种快速、简便的检测铜离子的方法。
[0017]荧光探针1在体积比为1:1的CH3CN/H2O混合溶剂中对铜离子水溶液具有良好的选择性，其它金属离子对荧光探针1的荧光影响很小，共存时除了Ag
+
外，几乎不会干扰铜离子对荧光探针1的增强效应，并成功用于Hela细胞中进行了检测铜离子的细胞成像实验。
[0018]铜离子催化探针1环化生成强黄色荧光黄酮类化合物可能是其实现荧光增强识别的机制，从而实现了该荧光探针1对铜离子的检测，是一种选择性好、抗干扰能力强的铜离子荧光探针。此外，荧光探针1具有细胞膜渗透性和低细胞毒性，还具有良好的光化学稳定性。因此，该荧光探针1适用于检测在活细胞中铜离子化合物的水平，有望用于生物体内铜离子的检测。
附图说明
[0019]图1为荧光探针1(10.0μM)在溶液(CH3CN：HEPES＝1:1，v/v，pH＝7.2
‑
7.4)中的紫外
‑
可见吸收光谱及其加入1.5当量Cu
2+
后的变化；
[0020]图2为荧光探针1(10.0μM)在溶液中加入1.5当量的Cu
2+
超过2.0h后的荧光强度变化(540nm，λex＝440nm)；
[0021]图3为荧光探针1与Cu
2+
相互作用的可能反应机制；
[0022]图4为荧光探针1(10.0μM)与不同等量的Cu
2+
的荧光强度(540nm)随时间的变化；
[0023]图5为荧光探针1(10.0μM)在溶液(CH3CN：HEPES＝1:1，v/v，pH＝7.2
‑
7.4)中加入1.5当量不同金属离子和硫醇后荧光强度(540nm)的变化直方图；
[0024]图6为荧光探针1(10.0μM)与1.5当量Cu
2+
在溶液中(CH3CN：HEPES＝1:1，v/v， pH＝7.2
‑
7.4)存在等价金属离子的竞争性荧光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针，其特征在于该荧光探针的结构式为：2.一种权利要求1所述的基于铜离子催化环化生成黄酮类中间体的反应型荧光探针的制备方法，其特征在于具体步骤为：步骤S1：将POCl3的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液加入到7
‑
(二乙基氨基)香豆素的N,N
‑
二甲基甲酰胺溶液中，于60℃搅拌反应，反应完成后加水并过滤沉淀，得到暗黄色固体即香豆醛类化合物2；步骤S2：将步骤S1得到的香豆醛类化合物2溶于体积比为1:1的二氯甲烷/乙醇的混合溶剂中，再加入四氢吡咯作为催化剂，然后加入化合物3(1
‑
羟基
‑2‑
乙酰萘)，在氮气保护下于常温搅拌反应，有沉淀析出，点板检测反应，反应完全后所得沉淀抽滤，并用乙醇洗涤数次，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉利国，付翱翔，尚万兵，何广杰，王庆志，
申请(专利权)人：新乡医学院，
类型：发明
国别省市：