[发明专利]一种接力识别Zn2+和S2-的比率型荧光探针及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种接力识别Zn²⁺和S^2-的比率型荧光探针及其合成方法和应用。

背景技术

锌离子是人体中继铁离子之后第二富集的过渡金属离子。锌在人体生长发育中扮演着非常重要的角色，它是人体内数十种酶的主要成分，是人脑发育必不可少的微量元素；同时，锌还有促进淋巴细胞增殖和活动的作用，对维持上皮组织和粘膜组织正常以及防止细菌、病毒入侵也起到了非常重要的作用。因此，锌离子的检测对生物科学和医学都有着重大意义。

负二价硫离子主要是以无机硫化物的形式存在，在生物体系环境中，负二价硫离子含量超标时，会影响呼吸系统，抑制呼吸。因此，鉴别和定量测定负二价硫离子具有重要的意义。

目前，用于识别锌离子主要采用探针分子结合锌离子后，在原来发射位置表现为荧光增强或猝灭的荧光探针。但是这类荧光探针容易受到探针浓度、激发光波长和检测环境的影响，对测定结果的造成干扰，检测数据不准确。并且，由于锌元素和镉元素位于同一主族，化学性质相似，在锌离子在识别过程中容易受镉元素存在的干扰。

在识别负二价硫离子的荧光探针设计合成中，通过荧光探针与金属离子（如Cu²⁺或Hg²⁺）形成的络合物，基于金属离子置换的方法识别S^2-，但是这些方法都是在原来发射位置表现为荧光增强或猝灭，并且使用了对环境有害的铜离子或汞离子。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种具有良好的灵敏度、较强的抗干扰能力、对环境友好的接力识别Zn²⁺和S^2-的比率型荧光探针及其合成方法和应用。

本发明的技术解决方案是：

一种接力识别Zn²⁺和S^2-的比率型荧光探针，该荧光探针是2-(2'-氨基苯基)苯并咪唑的衍生物，结构式如下：

一种接力识别Zn²⁺和S^2-的比率型荧光探针的合成方法，其反应式是：

 

其具体合成步骤如下：

以DMF为溶剂，原料N-(2-(1H-苯并咪唑基)苯基)-2-氯乙酰胺和二-(吡啶亚甲基)胺的摩尔比为1:2～1:4，室温搅拌反应7h～10h；加入蒸馏水，用稀盐酸调节pH=6～7，过滤，收集生成的沉淀，用乙腈重结晶，得到荧光探针N-(2-(1H-苯并咪唑基)苯基)-2-二(2-吡啶亚甲氨基)乙酰胺。

一种接力识别Zn²⁺和S^2-的比率型荧光探针在水环境体系、生物细胞体系中Zn²⁺和S^2-的监测分析及示踪中的应用。

本发明的有益效果：

（1）所需要的原料N-(2-(1H-苯并咪唑基)苯基)-2-氯乙酰胺， 可以通过2-(2'-氨基苯基)苯并咪唑制备，原料易得；荧光探针的合成反应只需一步，产物分离提纯过程简单；

（2）该荧光探针能接力识别Zn²⁺和S^2-，通过对探针分子的激发态分子内质子转移的调控，即Zn²⁺与探针络合后，抑制了激发态分子内质子转移过程，当加入S^2-后，S^2-将Zn²⁺从络合物中夺取出来，使探针的激发态分子内质子转移过程得到恢复，从而达到了荧光探针分子的多功能化；并且，使用Zn²⁺络合物检测S^2-，对环境友好；

（3）该荧光探针属于比率型荧光探针，具有自校正作用，能避免一些外部因素的影响，更准确地检测目标离子，对Zn²⁺和S^2-的测定具有良好的灵敏度和较强的抗干扰能力。

附图说明

图1是本发明荧光探针的¹H NMR谱图 ；

图2是本发明荧光探针的¹³C NMR谱图；

图3是本发明荧光探针的质谱谱图；

图4是本发明荧光探针的荧光发射光谱图；

图5是本发明荧光探针与Zn²⁺作用前后的荧光发射光谱变化图；

图6是本发明荧光探针与Cd²⁺作用前后的荧光发射光谱变化图；