[发明专利]一类水溶性开环葫芦脲荧光探针及其应用

说明书

本发明公开了一类水溶性开环葫芦脲荧光探针及其应用，属于超分子合成与应用领域；本发明合成的水溶性开环葫芦脲荧光探针在激发光下可于400～500nm处发射绿色荧光，具有可见荧光的特性，其主体羰基能与金属离子形成配合物导致荧光猝灭，待检测物质通过与超分子主体的C型空腔尺寸匹配形成包合物导致主体分子荧光的恢复从而实现检测功能；该系列主体分子可用于荧光探针、细胞成像和荧光显色材料等领域，具有较高灵敏度、较低检测成本、操作方便、测定快速以及实时检测的特点。

技术领域

本发明属于化学合成、新材料制备领域，具体涉及一类水溶性开环葫芦脲荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

超分子化学是一门发展迅速、综合性较强的前沿学科，其中大环化合物由于其独特的空腔性质而成为了研究与应用的热点。常见的大环化合物有冠醚、环糊精、葫芦脲、柱芳烃和杯芳烃等；这些分子大多具有疏水性空腔能够用于封装小分子物质，形成主客体体系，并用于制药、食品、香精香料、烟草、化工催化等行业。近年来随着生物成像技术的发展，超分子在细胞成像、荧光探针、荧光材料等领域的研究已经被广泛报道，基于其独特的空腔结构基础上扩展了荧光探针等应用，为日后进一步开发与研究其多变且可控的荧光性质提供了研究基础。

开环葫芦脲是近年来由美国马里兰大学Lyle Isaacs团队制备出了的一类新型超分子主体，这类开环葫芦脲不仅保留了闭环葫芦脲分子的优点，包括相对柔性的骨架结构、对许多分子的具有较高的结合亲合力等；力图解决葫芦脲分子长期以来未得到有效解决的低水溶性和难衍生化等技术瓶颈，使之成为新兴的超分子主体研究平台，特别是其苯环或萘环侧壁衍生可赋予其独特的荧光特性，使其区别于其他超分子主体成为了可开发的荧光探针超分子主体。

但是，目前还没有相关研究报道过基于开环葫芦脲主体的超分子荧光探针的相关研究和应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种简便、快捷、能够广泛应用的水溶性开环葫芦脲荧光探针，其结构式如式Ⅰ或式Ⅱ所示：

式中，R₁＝(CH₂)_nX(n＝0～5，X＝SO₃Na)、COONa或NH₄⁺Cl^-；

R₂＝(CH₂)_nX(n＝0～5，X＝SO₃Na)、COONa、NH₄⁺Cl^-、(n＝0～4)或(n＝0～4)；

(n＝0～4)或(n＝0～4)。

开环葫芦脲本身具有荧光发光特性，但由于不在可见光区而限制了其在生物成像领域的应用，通过对其进行化学修饰，使其荧光红移发射可见荧光区域，且不同的修饰基团导致发射的荧光也有所不同，进而实现了可调控的荧光性质。可以通过金属离子配位使其荧光淬灭，而其空腔还可以通过主客体相互作用识别体内内源性物质，改变荧光发射，从而进一步开拓与增加了其在生物体内作为荧光探针的应用。

本发明水溶性开环葫芦脲荧光探针具有良好的荧光发光特性，通过控制键接荧光基团的种类及数量控制其荧光发光强度及发光区域，通过修饰将开环葫芦脲的荧光发光红移，从而实现其物质检测、细胞成像和发光材料的功能，可以很好的应用于医疗、制药、材料等行业。

上述水溶性开环葫芦脲荧光探针的制备方法如下：

(1)卤素修饰的开环葫芦脲、羧酸修饰的蒽醌或羧酸修饰的香豆素在碱性有机溶剂中进行反应，反应温度为50～120℃，反应时间为12～48h，其中卤素修饰的开环葫芦脲：羧酸修饰的蒽醌或羧酸修饰的香豆素的摩尔比为1:1～3，卤素修饰的开环葫芦脲与碱的摩尔比为1:3～5。