一种咪唑并[1,2-a]吡啶类汞离子比率型荧光探针及其应用的制作方法

本发明涉及有机小分子荧光探针领域，尤其涉及一种Hg²⁺比率型荧光探针2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物的合成及其应用。

背景技术：

汞是高毒性的重金属，严重伤害人体健康。环境中的 Hg 单质及 Hg^2＋可以被微生物转化为甲基汞，进一步通过食物链被人体吸收，从而对人体脑、肾脏及内分泌系统造成巨大损害。因此,在生命科学领域以及环境监测中识别和检测汞离子具有重大意义。

咪唑并[1,2-a]吡啶类化合物在药物化学领域应用十分广泛，是一些重要药物的主要组成部分，比如 zolimidine、saripidem、Zolpidem以及 soraprazan。此外，此类衍生物还具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、镇静催眠以及抗溃疡等生物活性。但是，其在荧光探针领域的应用却鲜有报道。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明解决的问题是提供一种两个信号响应变化的Hg²⁺比率型荧光探针2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物的合成及其应用。

本发明的技术方案是：一种由异硫氰酸苯酯取代的2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物的Hg²⁺比率型荧光探针，其化学结构式如式（1）所示：

本发明还包括2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物的Hg²⁺比率型荧光探针的应用，式（1）化合物在PBS/EtOH (9/1, v/v, pH=7.50) 缓冲溶液中对Hg²⁺有较好的荧光选择性。

本发明还包括由异硫氰酸苯酯取代的2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物类Hg²⁺比率型荧光探针的合成方法，在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，将2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物与异硫氰酸苯酯按照摩尔比1:8投料，常温下反应12小时，得到异硫氰酸酯取代的2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物。

配制2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物的二甲亚砜溶液，分别加入定量的MgCl2, CaCl2, AlCl3, SnCl2·2H2O, PbSO4, CrCl3·6H2O, MnCl2·4H2O, FeCl3·6H2O, FeCl2·4H2O, NaCl, KCl, CuCl2·2H2O, CoCl2·6H2O, NiCl2·6H2O, PdCl2, ZnCl2, HgCl2·2H2O, CdCl2·2½H2O, AgNO3, Na2SO3, NaAc, NaBr, NaH2PO4, NaCl, Na2CO3, NaHCO3, NaF, Na2HPO4, NaHS, NaI, NaNO2, NaNO3, Na2S2O3, Na2SO4的水溶液，通过荧光光谱测试来研究对不同金属离子的选择性，测其荧光发射波谱强度变化发现：本发明所述异硫氰酸苯酯取代的2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物即式（1）化合物对Hg²⁺有较好的荧光选择性，如图1所示。逐渐加入Hg²⁺至7当量后，化合物1在436nm处荧光强度明显降低，同时，在590nm处荧光强度明显增强，如图2所示。因此，异硫氰酸苯酯取代的2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物作为Hg²⁺比率荧光探针具有巨大的应用。

附图说明

图1：式（1）化合物（10^-6M）的PBS/EtOH (9/1, v/v, pH=7.50) 缓冲溶液中加入7当量的不同金属离子后的荧光强度变化比例柱状图，图1中纵坐标为590nm处的光强与436nm处的光强之比。

图2：式（1）化合物（10^-6M）的PBS/EtOH (9/1, v/v, pH=7.50) 缓冲溶液中进行Hg²⁺荧光滴定图。图中FL Intensity为光强，Wavelength为波长，equiv为倍数。

图3：式（1）化合物（10^-6M）和7当量的其它金属离子共存的PBS/EtOH (9/1, v/v, pH=7.50) 缓冲溶液中加入7当量Hg²⁺的后荧光强度比率的变化柱状图。

图4是式（1）化合物合成方法反应式图。

具体实施方式

实施例1：式（1）化合物的合成方案如下式所示：

具体合成步骤如下：

在50 mL圆底烧瓶中依次加入0.216g（0.30 mmol）2-（4-甲氧基苯基）咪唑并[1,2-a]吡啶罗丹明酰肼衍生物，0.32g（2.4 mmol）异硫氰酸苯酯，20 mL N,N-二甲基甲酰胺，常温下反应12小时。TLC检测反应完成后，加入100 mL二氯甲烷，30 mL水洗三次，二氯甲烷层用无水硫酸钠干燥，浓缩，柱层析得0.13g紫红色固体，产率67%。

熔点测定：mp:201-203℃

核磁共振氢谱测试¹H NMR (400 MHz, DMSO) :δ 11.32 (s, 1H) 8.57 (d, J = 6.8 Hz, 1H), 8.39 (s, 1H), 7.92 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.82 – 7.75 (m, 1H),7.70 (d, J = 8.5 Hz, 2H) 7.65 (s, 1H), 7.55 – 7.44 (m, 2H),7.43 (d, J = 8.4Hz, 2H),7.09 (s,1H) 7.02 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 7.00 – 6.97 (m, 1H), 6.94 (d, J = 5.9 Hz, 1H), 6.73 (s, 1H), 6.66 (d, J = 9.0 Hz, 1H), 6.43 (d, J = 8.7 Hz, 1H), 6.37 (s, 1H), 6.37 (s, 1H), 6.36 (s, 1H), 4.36 (s, 2H), 3.80 (s, 3H), 3.34 (d, J = 9.3 Hz, 4H), 3.33 – 3.17 (m, 8H), 1.08 (t, J = 6.9 Hz, 6H).

实施例2：

向式（1）化合物（10^-6M）的PBS/EtOH (9/1, v/v, pH=7.50) 缓冲溶液中分别加入7当量的Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Sn²⁺, Pb²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Na⁺, K⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Ag⁺, HCO3^-, Ac^-, NO2^-, F^-, NO3^-, Br^-, I^- 后，测其在436nm以及590nm荧光发射强度比值变化发现：式（1）化合物对Hg²⁺有较好的荧光选择性，加入7当量的Hg²⁺后，化合物1在436nm处荧光强度明显降低，同时，在590nm处荧光强度明显增强，I590/I436 = 8.6，如图1，图2所示。

实施例3：

分别于式（1）化合物（10^-6M）和7当量的Mg²⁺, Ca²⁺, Al³⁺, Sn²⁺, Pb²⁺, Cr³⁺, Mn²⁺, Fe³⁺, Fe²⁺, Na⁺, K⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Zn²⁺, Cd²⁺, Ag⁺, HCO3^-, Ac^-, NO2^-, F^-, NO3^-, Br^-, I^- 不同阴阳离子溶液中，加入7当量的Hg²⁺后，测其在436nm以及590nm荧光发射强度比值变化发现：式（1）化合物对其它离子有较强的抗干扰能力，如图3所示。