[发明专利]一种基于绕丹宁环的咔唑类反应型氟离子荧光探针及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及检测技术领域，具体是一种基于绕丹宁环的咔唑类反应型氟离子荧光探针及其制备方法与应用。本发明以咔唑为荧光团，硅氧键为识别基团，通过Knoevenagel缩合反应引入绕丹宁环，合成化合物5‑((2‑((叔丁基二甲基硅基)氧基)‑9‑丙基‑9H‑咔唑‑3‑基)亚甲基)‑3‑乙基‑2‑硫代噻唑烷‑4‑酮。所得氟离子荧光探针SCT对氟离子响应后能产生显著的荧光信号，能用于极性溶液中微量氟离子的定量检测；发射波长长，可有效减少生物自发光对检测结果的影响，能用于活细胞荧光成像。

技术领域

本发明涉及检测技术领域，具体是一种基于绕丹宁环的咔唑类反应型氟离子荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术

氟元素作为人体必需微量元素，在摄入正常的生理需求量时，可促进机体对钙和磷的吸收与利用，加快骨的生长，加强骨质的硬度，预防龋齿和动脉硬化。若人体长期暴露于含氟较高的环境中，就会发生氟中毒，其主要表现为氟斑牙和氟骨症。其中氟摄入过量时，会诱导自由基增加，发生氧化应激，致使神经系统受到损伤，同时也会对肾脏和生殖系统功能产生影响。饮水是摄入氟离子的主要方式，由于氟离子广泛存在于自然水体中，若人体长期饮用氟含量超标的水，对人体健康会产生较大的威胁。因此，开发出一种灵敏快速检测氟离子的方法，对于涉氟疾病的诊疗和氟污染的监测十分重要。

但目前大多数探针，如专利CN 111039972 A中的探针只适用于非极性溶剂中检测氟离子，灵敏度较低，发射波长较短，易受生物自发光的干扰，不适用于极性溶剂、生物体中微量氟离子的检测。

因此，寻找一种氟离子响应后能产生显著的荧光信号，能用于极性溶液中微量氟离子的定量检测；发射波长长，可有效减少生物自发光对检测结果的影响，能用于活细胞荧光成像的氟离子荧光探针，是目前急需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种基于绕丹宁环的咔唑类反应型氟离子荧光探针及其制备方法与应用。

一种基于绕丹宁环的咔唑类反应型氟离子荧光探针，名称为5-((2-((叔丁基二甲基硅基)氧基)-9-丙基-9H-咔唑-3-基)亚甲基)-3-乙基-2-硫代噻唑烷-4-酮，英文名为5-((2-((tert-butyldimethylsilyl)oxy)-9-propyl-9H-carbazol-3-yl)methylene)-3-ethyl-2-thioxothiazolidin-4-one，简称SCT，其具体结构式如下：

所述的基于绕丹宁环的咔唑类反应型氟离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

(a)以2-甲氧基-9H-咔唑与碘丙烷发生取代反应生成2-甲氧基-9-丙基-9H-咔唑：

取代试剂与2-甲氧基-9H-咔唑的投料摩尔比为2～5:1，碱与2-甲氧基-9H-咔唑的投料摩尔比为2～5:1，反应温度为60～70℃；

(b)2-甲氧基-9-丙基-9H-咔唑与DMF和三氯氧磷发生甲酰化反应生成2-甲氧基-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛：

反应试剂与2-甲氧基-9-丙基-9H-咔唑的投料摩尔比为2～5:1，反应温度为55～65℃；

(c)2-甲氧基-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛水解生成2-羟基-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛：

反应试剂与2-甲氧基-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛的投料摩尔比为2～5:1，反应温度为室温；

(d)2-羟基-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛与叔丁基二甲基氯硅烷发生取代反应得到2-((叔丁基二甲基硅基)氧基)-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛：

反应试剂与2-羟基-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛的投料摩尔比为2～5:1，催化剂与2-羟基-9-丙基-9H-咔唑-3-甲醛的投料摩尔比为1～2:1，碱与化合物4的投料摩尔比为2～5:1，反应温度为-10℃；