[发明专利]一种基于聚集诱导效应的钙离子荧光探针及其制备方法和用途

说明书

本发明提出了一种可溶性的对Ca²⁺表现出高选择性荧光检测且不受其它金属离子干扰的结构式（I）所示的四苯乙烯基荧光探针。该探针可适用pH范围较宽，水溶性好，灵敏度较高，可应用于环境和生物样品中Ca²⁺的选择性检测，对Ca²⁺相关疾病的诊断具有一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种四苯乙烯基荧光探针及其合成方法和在体外和细胞中Ca²⁺ 检测方面的应用。

背景技术

功能分子荧光探针技术在表达分子间识别作用及复杂生命和环境体系方面具有非常优异的性能。近年来，随着荧光化学标记和分子探针技术的迅速发展，荧光功能分子探针以其优异的光学性能和生物相溶性已被广泛应用在生物及环境体系中分析物的检测、药物筛选及病理诊断等领域。

近年来，随着聚集诱导发光（Aggregation Induced Emission，AIE）现象的发现，越来越多的具有AIE效应的有机小分子被设计和开发。AIE效应解决了长期困扰人们的聚集荧光淬灭（ACQ）现象。四苯乙烯（TPE）是典型的具有AIE效应的荧光分子。该结构具有合成方便和容易修饰的特点而被人们所青睐。在目前报道的多种基于四苯乙烯的荧光探针中，基于AIE效应的Ag⁺, Cu²⁺, Hg²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Al³⁺ 荧光探针已被广泛报到，但基于AIE效应的Ca²⁺ 荧光探针很少有报道。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种具有AIE效应的四苯乙烯基Ca²⁺ 荧光探针。

本发明的目的之二是提供一种四苯乙烯基Ca²⁺ 荧光探针制备方法。

本发明还有一个目的是提供上述荧光探针对环境和生物体中的Ca²⁺检测方面的应用。

本发明的实现过程如下：

结构式（I）所示的化合物，

结构式（I）所示化合物的合成方法，包括以下步骤：

（1）将4-羟基二苯甲酮和碳酸钾加入丙酮中，再加入1-溴-2-氯乙烷混合加热回流反应，过滤、重结晶得到化合物 2；

（2）将化合物 2 和锌粉加入到冰浴的四氢呋喃中，氩气保护下加入TiCl₄加热回流反应，然后过滤，滤液浓缩、分离得到化合物3；

（3）将化合物1、化合物3和K₂CO₃加入到DMF中，氩气保护下回流反应，经过滤、除去溶剂分离得到化合物4；

（4）将化合物 4和K₂CO₃ 溶解于体积比1:1的乙醇与水的混合溶液中回流反应后，冷却到室温，加入盐酸溶液得黄色沉淀，将沉淀加入到KOH溶液中，蒸发除去溶剂得到目标化合物。

化合物1可通过以下常规方法合成得到：

结构式（I）所示化合物在钙离子检测中的应用，具体可应用在环境和生物体中的Ca²⁺检测，其识别原理为：在DMSO/HEPES buffer (10 mM, 1:99 v/v) 溶液中，探针表现出弱的荧光，但向其中加入Ca²⁺ 后，Ca²⁺ 可以被吡啶-二羧酸特异性识别形成聚合物在505nm处产生强烈的荧光发射。通过测定荧光强度的变化，达到检测Ca²⁺ 的存在和测定Ca²⁺ 浓度的目的。