[发明专利]3,8-双-（5-甲基-2-噻吩基）-1,10-菲罗啉及其制法和在锌离子荧光传感与细胞成像中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及1,10-菲罗啉3,8位扩展双-5-甲基噻吩化合物及其在高灵敏锌离子荧光传感与细胞成像等方面的应用。

 

背景技术

一些重要的阳离子，特别是重金属离子，如Hg²⁺离子，在自然界可转化为具有神经毒性的甲基汞，通过生物积累造成环境污染和对人畜细胞代谢和神经组织的破坏。再如Cd²⁺离子，也具有很强的毒性，能够伤害肺，肾脏，脾脏等器官组织；Pb²⁺离子可导致贫血、肌肉麻痹和智力缺陷；Cu²⁺离子既可以参与很多生物体内重要的基本生理过程，同时过量的Cu²⁺离子的存在又会对生物体产生毒性；Zn²⁺离子既可以参与许多重要的细胞活动，如神经传递、信号传导和基因表达等，但过多的锌离子又会造成农业和食品的污染。所以，对这些离子的重金属的检测显得格外重要。

传统的检测方法，如滴定，原子吸收光谱(AAS)，气相或液相色谱等方法，不仅耗时耗力，而且难以做到实时检测乃至于活体检测。因而人们迫切地需要发展出更加简便、准确且能运用于实时、体内和体外的检测方法。为了更方便地监测样品中各种离子浓度，更好地研究这些离子的生理作用，科学家转而开发新型的化学传感器，特别是光化学离子传感器，如紫外-可见光吸收和荧光传感器。这些新型的传感器的显著优点是：灵敏，选择性高，实时，快速响应，成本低，检测限低，无毒无害，甚至可以进行活体内的检测。2000年以后，这方面的研究逐渐成为一个热点，越来越多的金属离子传感器被陆续发明出来，性质越来越好，并逐步向实用化迈进。

在已有的研究与报道中，很大一部分金属离子传感器都是基于有机小分子配体的体系。通过改造原有的一些染料分子或者构建全新的分子骨架，科学家通过在溶液中这些分子对特定金属离子的选择性配位识别，产生明显的光谱变化，继而转化为光信号或电信号，实现化学传感器的作用。一些典型的金属离子传感器如下所示：

1,10-菲罗啉具有大的共轭平面以及强的螯合能力，常被用做双齿螯合配体和金属离子作用形成配合物，受到广泛研究。然而，把1,10-菲罗啉衍生物应用到过渡金属离子传感，并且用于活体细胞成像的案例目前研究的很少，而且多为1:1的金属配合物，具体参见下面两篇相关文献：Y. Li, L. Shi, L. Qin and Y. Long, Chem. Commun. 2011, 47, 4361-4361.和H. Chen, W. Gao, M. Zhu and Y. Li, Chem. Commun. 2010, 46, 8389-8391.

发明内容

本发明人在已有工作基础上（(a) B. Hu, S. Fu, F. Xu, T. Tao, H. Zhu, K. Cao, W. Huang and X. You, J. Org. Chem. 2011, 76, 4444-4456; (b) K. Araki, H. Endo, G. Masuda and T. Ogawa, Chem. Eur. J. 2004, 10, 3331-3340; (c) W. Huang, H. Tanaka and T. Ogawa, J. Phys. Chem. C 2008, 112, 11513-11526; (d) W. Huang, L. Wang, H. Tanaka and T. Ogawa, Eur. J. Inorg. Chem. 2009, 1321-1330.），设计并合成了一种以1,10-菲罗啉衍生物为基的锌离子荧光传感器，具体技术方案如下：

一种1,10-菲罗啉衍生物，它是3,8-双-（5-甲基-2-噻吩基）-1,10-菲罗啉(PHT1)，具有如下结构式：

。

 

一种制备上述3,8-双-（5-甲基-2-噻吩基）-1,10-菲罗啉的方法，它包括以下步骤：