熒光探針材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)發(fā)光熒光探針材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種[2. 2]環(huán)仿類的羅丹 明類熒光探針材料的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 熒光探針材料具有高效靈敏，選擇性好，易操作，響應(yīng)時(shí)間短，快速便捷檢測(cè)，成本 低等優(yōu)點(diǎn)而成為檢測(cè)Hg 2+的常用手段。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)具有高靈敏度，選擇性好的汞離子熒 光探針材料，對(duì)于環(huán)保及生物細(xì)胞檢測(cè)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用是十分迫切和必要的，同時(shí)也是 一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性和重要意義的工作。
[0003] 目前羅丹明類熒光探針敏感器材料近年才得到了廣泛發(fā)展。但其研究的一個(gè)熱點(diǎn) 問題是如何改進(jìn)該類材料的適用性，使其在熒光檢測(cè)，裸眼可視及生物細(xì)胞成像中都可得 到較好的應(yīng)用效果。所以研究開發(fā)新型的具有可適用性的羅丹明類熒光探針材料成為當(dāng)前 光電材料領(lǐng)域一個(gè)極為重要的課題。
[0004] [2. 2]環(huán)仿類化合物是一類重要的功能化合物（如中國(guó)專利CN103613618A)，廣 泛應(yīng)用于醫(yī)藥、電致發(fā)光器件、激光染料等方面，其在熒光探針染料方面的應(yīng)用還很少。羅 丹明類熒光探針由于光穩(wěn)定性好，熒光量子收率高，激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)長(zhǎng)，靈敏度高和選擇性 好等優(yōu)點(diǎn)，在Hg 2+熒光探針敏感器中吸引力最大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種新型的基于[2. 2]環(huán)仿的羅丹明類熒光探針敏 感器材料，提供上述基于[2.2]環(huán)仿的羅丹明類熒光探針敏感器材料的制備方法及應(yīng)用。
[0006] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的： 一種新型的基于[2. 2]環(huán)仿的羅丹明類熒光探針敏感器材料的結(jié)構(gòu)式如式I所示。
本發(fā)明的另一目的是提供上述熒光探針材料的制備方法。
[0008] 本發(fā)明所述的熒光探針敏感器材料的制備方法，包括如下步驟：一種如權(quán)利要求 1所述的[2. 2]環(huán)仿類的羅丹明類熒光探針材料的制備方法，其特征在于： (1) 氮?dú)獗Ｗo(hù)下，氨基[2.2]環(huán)仿（I mmol)，三乙胺（3 mmol)溶于1毫升四氫呋喃中， 反應(yīng)物先在0 °C下攪拌反應(yīng)15分鐘，二硫化碳（I mmol)通過注射器分三次加入，該反應(yīng)混 合物室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24小時(shí)，后二硫化碳（I mmol)和三乙胺（2 mmol)連續(xù)加入，反應(yīng)混合 物再繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24小時(shí)，反應(yīng)混合物用冰浴冷卻，加入對(duì)甲苯磺酰氯（3. 3 mmol)， 反應(yīng)冷卻到室溫，反應(yīng)結(jié)束后，用二氯甲烷萃取及柱色譜提純，得到[2.2]環(huán)仿異腈酸酯為 白色固體，64-79%的產(chǎn)率； (2) 氮?dú)獗Ｗo(hù)下，[2. 2]環(huán)仿異腈酸酯（0. 68 mmol)和羅丹明B-酰腈（0. 68 mmol)溶于 3 mL無(wú)水乙腈中，回流反應(yīng)48小時(shí)，反應(yīng)終止后，溶劑真空旋干，粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析得[2.2] 環(huán)仿類的羅丹明類熒光探針材料，產(chǎn)率35%-49%。
[0009] 本發(fā)明所述的羅丹明類熒光探針材料的應(yīng)用。
[0010] 本發(fā)明所述的羅丹明類熒光探針材料在廢水Hg+檢測(cè)方面的應(yīng)用。
[0011] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明將基于[2. 2]環(huán)仿功能化合物與羅丹明熒光團(tuán)通過 合成硫脲相連，得到了一種新型的新型的基于[2.2]環(huán)仿的羅丹明類熒光探針敏感器材 料，該材料在現(xiàn)有技術(shù)中未見報(bào)道。本發(fā)明熒光探針材料針檢測(cè)Hg 2+，使其在熒光檢測(cè)，裸 眼可視及生物細(xì)胞成像中都可得到較好的應(yīng)用效果。發(fā)展的新型的羅丹明類熒光探針敏感 器，并將其用廢水和人肺腺癌細(xì)胞中Hg 2+的檢測(cè)，將具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是[2. 2]環(huán)仿的羅丹明類熒光探針分子Ia在HEPES-乙醇溶液中（水與乙 醇的體積比I : l，Ia熒光分子的濃度為I X 10_5M)，分別加入不同種類金屬離子（Hg2+， Cu2+，Ni2+, Co2+，Cd2+，Ca2+，K+，Na +，Mn' Ag+，Al3' Fe3+, Pb2+和 Mg2+，金屬離子濃度 均為2 X KT5 M)的吸收光譜。
[0013] 圖2是[2. 2]環(huán)仿的羅丹明類熒光探針分子Ia在HEPES-乙醇溶液中（水與乙醇 的體積比1 : 1，Ia熒光分子的濃度為I X 10_5 M)，分別加入不同種類金屬離子（Hg2+， Cu2+，Ni2+, Co2+，Cd2+，Ca2+，K+，Na +，Mn' Ag+，Al3' Fe3+, Pb2+和 Mg2+，金屬離子濃度 均為2 X KT5 M)的熒光光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 下面結(jié)合實(shí)例和附圖對(duì)本發(fā)明做更進(jìn)一步地解釋，下列實(shí)例僅用于說(shuō)明本發(fā)明， 但并不用來(lái)限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。
[0015] 化合物[2. 2]環(huán)仿異腈酸酯的制備 三種化合物[2. 2]環(huán)仿異腈酸酯的合成路線如下：
氮?dú)獗Ｗo(hù)下，氨基[2.2]環(huán)仿（I mmol)，三乙胺（3 mmol)溶于1毫升四氫呋喃中，反 應(yīng)物先在0 °C下攪拌反應(yīng)15分鐘。二硫化碳（I mmol)通過注射器分三次加入，該反應(yīng)混 合物室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24小時(shí)。后二硫化碳（I mmol)和三乙胺（2 mmol)連續(xù)加入，反應(yīng)混合 物再繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)24小時(shí)。反應(yīng)混合物用冰浴冷卻，加入對(duì)甲苯磺酰氯（3. 3 mmol)， 反應(yīng)冷卻到室溫。反應(yīng)結(jié)束后，用二氯甲烷萃取及柱色譜提純，得到[2.2]環(huán)仿異腈酸酯為 白色固體，64-79%的產(chǎn)率。
[0016]分析所得化合物 2a: 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.93 (dd, J = 7.8，1.8 Hz, 1H), 6.52 (dd, J = 7.8, 1.7 Hz, 2H), 6.49 - 6.46 (m, 2H), 6.43 (dd, J =7.8, 1.8 Hz, 1H), 6.14 (d, J = I. 3 Hz, 1H), 3.43 - 3.31 (m, 1H), 3.19 - 2.92 (m, 6H), 2.78 (ddd, J = 13.7，10.2，6.3 Hz, 1H). 13C NMR (101 MHz, CDCl 3) δ 141.97, 139.85, 139.50, 139.47, 137.18, 135.15, 133.83, 133.26, 132.49, 131.88, 131.82, 129.39, 35.93, 35.47, 35.07, 34.63, 32.94. 分析所得化合物 2b: (white solid): yield: 79%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.73 (s, 1H), 6.63 - 6.48 (m, 4H), 6.42 (s, 1H), 3.63 (ddd, J = 25. 2, 13.2, 3. 3 Hz, 2H), 3.18 - 2.82 (m, 6H). 13CNMR (101 MHz, CDCl3) δ 141.93，141.58， 138.97, 136.50, 135.32, 135.09, 133.69, 133.66, 132.02, 131.88, 127.39, 127.31, 126.89, 35.72, 33.78, 33.64, 32.87. 分析所得化合物 2c: (white solid) : yield: 69%. 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 6.98 (s, 1H), 6.89 (s, 1H), 6.61 - 6.46 (m, 4H), 3.45 (ddd, J = 33.7, 30.5, 8.8 Hz, 2H), 3.21 - 2.91 (m, 4H), 2.90 - 2.65 (m, 2H). 13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 141.09, 141.05, 138.43, 136.08, 135.79, 135.29, 134.96, 132.20, 131.97, 130.32, 130.21, 123.69, 34.97, 34.69, 34.53, 30.65, 29.61. 化合物[2. 2]環(huán)仿羅丹明熒光探針材料的制備 三種化合物[2. 2]環(huán)仿類羅丹明類熒光探針材料的合成路線如下：
氮?dú)獗Ｗo(hù)下，[2. 2]環(huán)仿異腈酸酯（0. 68 mmol)和羅丹明B-酰腈（0. 68 mmol)溶于3 mL無(wú)水乙腈中，回流反應(yīng)48小時(shí)，反應(yīng)終止后，溶劑真空旋干。粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析得[2.2]環(huán) 仿類的羅丹明類熒光探針材料。產(chǎn)率35%-49%。
[0017]分析所得化合物 4a (186 mg, 38 %)· 1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8. 11 (d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.70 (t, J = 7. 5 Hz, 1H), 7.63 (t, J = 7. 5 Hz, 1H), 7.37 - 7.