[发明专利]一种以N-氧化吡啶衍生物为识别基团的近红外荧光探针化合物及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种以N‑氧化吡啶衍生物为识别基团的近红外荧光探针化合物及其制备和应用。所述制备方法具体为：首先将吡啶类杂环化合物氧化成N‑氧化吡啶‑2‑甲醛衍生物，将其作为识别基团。最后，在有机溶剂中将罗丹明B酰肼与N‑氧化吡啶衍生物反应，得到N‑氧化吡啶‑罗丹明B类近红外荧光探针；本发明的N‑氧化吡啶‑罗丹明B类近红外荧光探针能高灵敏、高选择性地检测二价钯离子，可以实现环境中二价钯离子的比色和荧光双模式检测，也可以用于细胞内二价钯离子的快速检测。此外，所应用的N‑氧化吡啶衍生物为一类起始原料易得、易制备的新识别基团，与其它常见染料结合后，在检测其它重金属离子方面有着广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于一种离子检测类荧光探针化合物及其制备方法和应用，特别涉及一种新识别基团的制备与应用，属有机合成及分析化学技术领域。

背景技术

钯金属被称为现代工业的“维他命”，是航天、航空、航海、兵器和核能等高科技，以及汽车制造业领域不可缺少的原材料。二价钯离子被广泛地应用于电镀、工业催化、精细化工品和药物分子的制备中。燃料电池、储氢材料、牙冠材料、医疗器械等也会产生大量的二价钯离子。随着二价钯离子需求量的不断增加，由此引发了严重的环境污染问题。动植物吸收二价钯离子后，通过食物链的生物富集作用后，最终进入生物链顶端的人类，严重危害人类健康。人体摄入一定量的二价钯离子后，它会与人体中的蛋白质、DNA和RNA等生物大分子结合，干扰人体的正常代谢，容易引起皮肤癌、哮喘、肝癌等疾病。鉴于钯离子的危害性，欧洲药品监督中心规定药品中的二价钯含量要低于ppm数量级。因此对自然环境和生物体内二价钯离子检测尤为重要。

目前常用的检测二价钯离子的传统方法有电感耦合等离子体质谱法、电感耦合等离子发射光谱法、原子吸收光谱法、电化学法等。上述方法具有较高的灵敏度和选择性，但是存在样品前处理复杂、所需仪器昂贵、操作繁琐、不适宜进行现场快速检测和连续在线分析等不足。相对于传统的检测方法，用于检测二价钯离子的配位型有机小分子荧光探针，不仅所需设备简单易携带、成本低，而且灵敏度高、选择性好、还可以连续在线监测。已报道的配位型荧光探针主要集中在识别基团的研究，常见的识别基团有冠醚、二(吡啶-2-甲基)胺、2-羟基苯甲醛、噻吩、吡咯烷等。识别空腔构建时，以识别基团为主，还涉及荧光染料和连接臂中的部分片段。识别空腔构建好以后，何种金属离子被识别具有不确定性，大量筛选以后才能确认，具有意外性。以二(吡啶-2-甲基)胺识别基团为例，连接不同的荧光染料后，可以识别不同的重金属离子(J.Am.Chem.Soc.2005,127,10107-10111；J.Am.Chem.Soc.,2007,129,1500-1501)。因此，制备及应用新的识别基团对于对自然环境和生物体内重金属离子检测具有广泛的应用前景。

发明内容

基于背景技术中的问题，本发明的目的之一在于提供一种可以实现环境中二价钯离子的比色和荧光双模式检测，也可以用于细胞内二价钯离子检测的近红外荧光探针；目的之二是提供一种以N-氧化吡啶为识别基团构建近红外荧光探针的方法。

本发明的技术方案是一种N-氧化吡啶-罗丹明B类衍生物，具有如下结构通式：

进一步，上述结构通式(I)中，R1、R2、R3和R4各自独立选自氢原子、C_1-3烷基、卤原子、甲氧基、乙氧基、乙酸酯基、硝基、氰基、芳基、C_1-3烷基取代的苯基中的一种。

本发明还提供了一种基于N-氧化吡啶-罗丹明B类衍生物的制备方法，步骤如下：

(1)N-氧化吡啶-2-甲醛类化合物的制备

将N-氧化吡啶-2-甲醇类化合物溶于吡啶中，搅拌的情况下加入1-3倍摩尔当量的二氧化硒，加热到90-110℃回流搅拌，反应2-5h，停止反应，过滤，滤饼用少量二氯甲烷洗涤，滤液浓缩后得到N-氧化吡啶-2-甲醛类化合物粗品，常规有机溶剂重结晶后得到纯品。

(2)罗丹明B酰肼类染料的制备