專利名稱：一類近紅外熒光探針化合物及其制備方法、應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精細(xì)化工領(lǐng)域中一類新的近紅外熒光探針、制備方法及其應(yīng)用，特別是涉及一類單電荷含氮菁類熒光染料及其制備方法。該類化合物適用于精細(xì)化工領(lǐng)域中鈀離子的檢測(cè)。
背景技術(shù)：
熒光分子探針是一類轉(zhuǎn)換器，可以選擇性地將分析對(duì)象的信息(如酸度、濃度、化學(xué)或生物活性等)轉(zhuǎn)化為分析儀器易測(cè)量的熒光信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)被測(cè)物的分析檢測(cè)。熒光分子探針通常由以下三個(gè)部分組成(I)識(shí)別目標(biāo)的接受體部分(rec印tor)，即鍵合基團(tuán)或識(shí)別基團(tuán)，它的功能是結(jié)合客體并將 結(jié)合信息傳遞給熒光團(tuán)，使其所處的化學(xué)環(huán)境或本身的性質(zhì)發(fā)生改變；(2)熒光團(tuán)部分(fluorophore)，即信號(hào)基團(tuán)，它的功能是吸收光能，發(fā)出熒光信號(hào)且它的發(fā)射強(qiáng)度與識(shí)別基團(tuán)的結(jié)合狀態(tài)有關(guān)，可以直接把識(shí)別基團(tuán)與被分析物結(jié)合所引起的化學(xué)環(huán)境變化轉(zhuǎn)變?yōu)槿菀子^察到的輸出信號(hào)；(3)連接體部分，也稱間隔基團(tuán)(spacer)，它的功能是負(fù)責(zé)連接熒光團(tuán)和接受體，使識(shí)別信息有效地轉(zhuǎn)化為熒光強(qiáng)度的變化，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物的定性定量檢測(cè)。常見的突光分子探針的基本設(shè)計(jì)機(jī)理有光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(photoinducedelectron transfer, PET),分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(intromolecular charge transfer, ICT),激基締合物(excimer),突光共振能量轉(zhuǎn)移(fluorescence energy transfer, FRET)等。為滿足日新月異的生物分析應(yīng)用對(duì)熒光染料的需求，研究開發(fā)出更多的具有良好熒光光譜性能的新型熒光染料，仍然是熒光分析技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵和核心。目前使用比較多的羅丹明類、熒光素類、BODIPY類和菁類等熒光染料，其中有些品種已經(jīng)商品化了。但這些商品化的染料大部分光譜都處在紫外可見區(qū)，而生物樣品自身在這個(gè)區(qū)域有很強(qiáng)的吸收，熒光檢測(cè)時(shí)會(huì)顯現(xiàn)出一定強(qiáng)度的自發(fā)熒光，造成強(qiáng)的熒光背景，從而極大地降低了檢測(cè)的靈敏度。近紅外熒光染料由于能避開這個(gè)問題近年來受到了廣泛的重視。在熒光技術(shù)從培養(yǎng)皿研究階段發(fā)展到動(dòng)物模型研究階段過程中起最關(guān)鍵作用的就是近紅外熒光染料和以它們?yōu)榛A(chǔ)設(shè)計(jì)的分子探針。其中七甲川菁染料作為最主要的近紅外熒光團(tuán)更成為研究和應(yīng)用的焦點(diǎn)。鈀是一種稀有過渡金屬，廣泛用于各種材料，如牙冠，催化轉(zhuǎn)化器，燃料電池和珠寶中。IE催化反應(yīng)，如 Buchwald-Hartwig、Heck、Sonogashira、Suzuk1-Miyaura 反應(yīng)，在復(fù)雜分子的合成過程中起到極其重要的作用。鈀在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用范圍非常廣泛，對(duì)于痕量鈀的定量檢測(cè)近年來引起研究人員越來越廣泛的關(guān)注，因?yàn)楹哿库Z的檢測(cè)識(shí)別直接關(guān)系到鈀殘留水平的評(píng)估及鈀污染問題的控制，對(duì)于自然環(huán)境中(水環(huán)境及土壤環(huán)境)的鈀檢測(cè)問題顯得尤為重要。另外，鈀作為催化劑用于催化合成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的有機(jī)分子在制藥工業(yè)中有廣泛的應(yīng)用，因此藥物分子中的含鈀分析同樣具有重要意義。典型的鈀檢測(cè)分析方法包括原子吸收光譜法(AAS)，等離子發(fā)射光譜法(ICP-AES)，固相微萃取高效液相色譜法(SPME-HPLC)，X射線熒光光譜法等。但是，這些方法通常需要大型分析檢測(cè)儀器，復(fù)雜的樣品預(yù)處理過程，而且需要經(jīng)過專門訓(xùn)練的人員操作，使得這些檢測(cè)方法成本很高，難于普及應(yīng)用。分子探針用于鈀檢測(cè)通常有比色法和熒光淬滅法。作為重金屬離子，鈀通常對(duì)熒光團(tuán)有較強(qiáng)的熒光淬滅作用，因此需要設(shè)計(jì)熒光增強(qiáng)型鈀探針。已報(bào)道的對(duì)鈀離子有選擇性的熒光增強(qiáng)型探針有以下幾例第一例是硫雜醚類馬來腈鈀離子熒光探針，通過硫雜原子對(duì)鈀離子的絡(luò)合而產(chǎn)生光譜的變化，激發(fā)光不在可見光區(qū)，并且不能用于檢測(cè)零價(jià)鈕。(Thomas Schwarze, Holger Muller, Carsten Dosche,Tillmann Klamroth, Wulfhard Mickler, Alexandra Kelling, Hans-Gerd Lohmannsroben,Peter Saalfrank,and Hans-Jurgen Holdt. Angew. Chem.1nt. Ed. ,2007,46,1671-1674)。第二例是基于熒光素的Tsuj1-Trost烯丙基的氧化插入反應(yīng)型鈀熒光探針，其最大的不足之處就是光譜不在近紅外區(qū)域。(Fengling Song, Amanda L. Garner, and Kazunori Koide,J. Am. Chem. Soc.，2007，129 (41)，12354-12355)。第三例是基于烯丙基絡(luò)合鈀離子設(shè)計(jì)的羅丹明類突光探針，但也有平衡時(shí)間過長(zhǎng)的不足之處。(Honglin Li, Jiangli Fan, JianjunDu, Kexin Guo, Shiguo Sun, Xiaojian Liu and Xiaojun Peng, Chem. Commun. ,2010, DOI 10.1039/b916915f)。

發(fā)明內(nèi)容
鈀在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中應(yīng)用范圍非常廣泛，對(duì)于痕量鈀的定量檢測(cè)近年來引起研究人員越來越廣泛的關(guān)注，因?yàn)楹哿库Z的檢測(cè)識(shí)別直接關(guān)系到鈀殘留水平的評(píng)估及鈀污染問題的控制。痕量鈀可能通過飲用水或生物鏈被人體吸收從而對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。因此，迫切需要一種方便，快捷，能夠用于生物成像和復(fù)雜環(huán)境中含鈀分析的近紅外熒光分子探針。開發(fā)新的熒光染料，該熒光染料應(yīng)當(dāng)具有以下優(yōu)點(diǎn)在不存在鈀時(shí)有一定的熒光，與鈀反應(yīng)后熒光不會(huì)被淬滅，且對(duì)鈀以外的金屬無親和力或親和力可忽略不計(jì)；具有一定水平的水溶性，同時(shí)具有良好的細(xì)胞膜通透性，能進(jìn)入活細(xì)胞中染色；光譜范圍在近紅外區(qū)，不造成細(xì)胞或組織損傷。本發(fā)明使用七甲川菁類熒光染料，通過與鈀離子反應(yīng)，使得整個(gè)分子有明顯的顏色變化(從綠色到藍(lán)色)和熒光信號(hào)的變化，其中顏色變化裸眼可見。該識(shí)別反應(yīng)條件溫和，在室溫下即可快速完成，具有單一的選擇性。此外，該探針分子靈敏度很好，在PPb級(jí)濃度鈀離子存在下熒光就有明顯的變化，并且熒光強(qiáng)度增加與鈀離子的濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。因此，本發(fā)明的七甲川菁類探針化合物能夠用于選擇性檢測(cè)環(huán)境中的PPb級(jí)濃度的鈀離子及零價(jià)鈀，同時(shí)提供增強(qiáng)型的熒光信號(hào)，并且能夠用于生物成像和復(fù)雜環(huán)境中的含鈕分析。 本發(fā)明中檢測(cè)零價(jià)鈀時(shí)用的還原劑是PEG系列，跟傳統(tǒng)的還原劑PPh3相比，PEG系列具有更好的生物相容性，更低的生物毒性以及更廣泛的應(yīng)用前景。本發(fā)明的技術(shù)方案如下進(jìn)一步特征，上述的一類近紅 外熒光探針化合物具有如下結(jié)構(gòu)通式1:
權(quán)利要求
1.一類近紅外熒光探針化合物，所述化合物具有如下結(jié)構(gòu)通式1:
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一類近紅外熒光探針化合物，其特征在于，其中負(fù)離子Y__為鹵素離子、C104'PF6-、BF4 ' CH3COCT 或 OTs '
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一類近紅外熒光探針化合物，其特征在于，所述芐基上包含下列取代基H、C1^18烷基、CN、C00H、NH2, NO2, OH、SH、C1^6烷氧基、C^6烷基氨基、C1^6酰氨基、鹵素或Cu鹵代烷基。
4.制備權(quán)利要求1或2所述一類近紅外熒光探針化合物的方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將化合物II溶解在甲苯溶劑中，然后向其中加入RY，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加熱回流5-10h，得到粉紅色固體，超聲使壁上固體進(jìn)入液體中，抽濾，并用乙醚洗幾次，真空干燥；其中R為權(quán)利要求1中的R1或R2, R為R3或R4,式II化合物與RY化合物的投料摩爾比為1:1-1:10 ；
全文摘要
一類近紅外熒光探針化合物，式中X為C(CH3)2、O、S或Se；R1和R2獨(dú)立選自為C1-18烷基或芐基，R3和R4為H、SO3R6、CO2R7或NCS；R5為飽和或不飽和、直鏈或支鏈的C1-18烷基、羥基C1-18烷基、巰基C1-18烷基、氨基C1-18烷基、?；?、苯基、萘基或芐基，Y-為負(fù)離子。本發(fā)明的七甲川菁類探針化合物I能夠用于選擇性檢測(cè)環(huán)境中的ppb級(jí)濃度的鈀離子及零價(jià)鈀，同時(shí)提供增強(qiáng)型的熒光信號(hào)，并且能夠用于生物成像和復(fù)雜環(huán)境中的含鈀分析。本發(fā)明中檢測(cè)零價(jià)鈀時(shí)用的還原劑是PEG系列，跟傳統(tǒng)的還原劑PPh3相比，PEG系列具有更好的生物相容性，更低的生物毒性。
文檔編號(hào)C09K11/06GK103059832SQ20121023390
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者宋鋒玲, 王君玉, 彭孝軍 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)