一种宽泛响应范围的PH荧光探针及其合成方法.pdf

本发明公开了一种宽泛响应范围的pH荧光探针，该pH荧光探针的结构为右式(I)和(II)，该pH荧光探针具有较高的荧光量子产率、荧光性能稳定的特点，且响应范围宽泛(pH＝0.5～13.5)。

1、  一种宽泛响应范围的pH荧光探针，其特征在于该pH荧光探针的结构为：


2、  按照权利要求1所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，其特征是，包括以下步骤：
1)按重量比2，5-二芳基-4-氨基-1，2，4-三氮唑∶酰化试剂∶缚酸剂＝1∶3～5∶6～10的比例称取原料，在有机溶剂中混合，加热回流8～12h；
2)减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；
3)将荧光探针粗品以CH₂Cl₂∶THF为淋洗液进行柱层析分离，然后减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。

3、  按照权利要求2所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，其特征是，步骤1)中所述的2，5-二芳基-4-氨基-1，2，4-三氮唑为2，5-二-(3-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(4-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(3-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(4-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(3-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(4-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑。

4、  按照权利要求2所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，其特征是，步骤1)中所述的酰化试剂是2，3-二甲氧基苯甲酰氯；缚酸剂是三乙胺；有机溶剂是无水四氢呋喃，有机溶剂按重量比2，5-二芳基-4-氨基-1，2，4-三氮唑∶有机溶剂＝1∶30～50量取。

5、  按照权利要求2所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，其特征是，步骤3)中所述的淋洗液为CH₂Cl₂∶THF＝10∶1v/v或CH₂Cl₂∶THF＝4∶1v/v或CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v。

一种宽泛响应范围的pH荧光探针及其合成方法
技术领域
本发明涉及一种pH荧光探针，特别涉及一种宽泛响应范围的pH荧光探针及其合成方法。
背景技术
一些有机化合物的荧光或吸光性质随pH的变化可用来指示目标介质中酸碱性的改变(GuilbauIt G G.Practical Fluorescence Theory，Methods and Techniques[M].New York：MarcelDekker，1973：59.Udenfriend S.Fluorescence Assay in Biology and Medicine[M].New York：Academic Press，1962：470.Dement J.J.Chem.Educat.[J]，1953，30：145.Wolfbeis O S，Frlinger E，Kroneis H et al.Fresenius z Anal.Chem.[J]，1983，314：119.刘欣，王红，张华山.分析科学学报[J]，2001，17(4)：346.)。荧光法测定pH具有灵敏度高、可以采用缓和模式操作(这种技术特别适合研究混浊和非均匀体系)、分析仪器的几何设计更加灵活等特点。此外，利用各种荧光参数(如荧光强度、荧光寿命等)的变化来测定pH值，不仅便于荧光显微学研究，而且可适时检测细胞内pH的动态分布和区域变化，引起了人们的关注(Srivastava A，Krishnamoorthy G.Anal.Biochem.[J]，1997，249：140.)。目前关于pH荧光探针的研究相较其它阳离子探针的研究还很不充分，无论是经典的pH荧光探针还是最新的研究成果大多仅限于在单一的酸性或者碱性条件下对pH值的有效检测(Ceren N.Baki，Engin U.Akkaya.J.Org.Chem.2001，66：1512-1513.Mukulesh Baruah，Wenwu Qin，Nikola Basaric，Wim M.De Borggraeve，Noel Boens.J.Org.Chem.，2005，70：4152-4157.Francisco.Galindo，M.Isabel.Burguete，LauraVigara，Santiago V.Luis，Nurul Kabir，Jelena Gavrilovic，and David A.Russell，Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，6504-6508.)；对能在酸、碱条件下都对pH值有良好响应的荧光探针还较少见于文献报道(G.Nishimura，Y.Shiraishi and T.Hirai，Chem.Commun.，2005，42，5313-5315；A.S.Vasylevska，A.A.Karasyov，S.M.Borisov and C.Krause，Anal.Bional.Chem.，2007，387，2131-2141.Y.Diaz-Fernandez，F.Fori，C.Mangano，P.Pallavicini，S.Patroni，A.Perez-Gramatgesand S.Rodriguez-Calvo，Chem.Eur.J.，2006，12，921-930；P.Pallavicini，V.Amendola，C.Massera，E.Mundum and A.Taglietti，Chem.Commun.，2002，20，2452-2453.)。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术不足，而提供一种宽泛响应范围的pH荧光探针。
本发明的另一目的是提供该种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法。
本发明解决问题采取的技术方案为：
一种宽泛响应范围的pH荧光探针，其特征在于该pH荧光探针的结构为：

R为-CH₃或
所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针选用一种不同于经典pH荧光探针的新型发光母体2，5-二芳基-4-氨基-1，2，4-三氮唑，其结构式如下：

R为-CH₃或
所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，包括以下步骤：
1)按重量比2，5-二芳基-4-氨基-1，2，4-三氮唑∶酰化试剂∶缚酸剂＝1∶3～5∶6～10的比例称取原料，在有机溶剂中混合，加热回流8～12h；
2)减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；
3)将荧光探针粗品以CH₂Cl₂∶THF为淋洗液进行柱层析分离，然后减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，步骤1)中所述的2，5-二芳基-4-氨基-1，2，4-三氮唑为2，5-二-(3-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(4-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(3-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(4-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(3-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，或者2，5-二-(4-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑。
所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，步骤1)中所述的酰化试剂是2，3-二甲氧基苯甲酰氯；缚酸剂是三乙胺；有机溶剂是无水四氢呋喃，有机溶剂按重量比2，5-二芳基-4-氨基-1，2，4-三氮唑∶有机溶剂＝1∶30～50量取。
所述的一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成方法，步骤3)中所述的淋洗液为CH₂Cl₂∶THF＝10∶1 v/v或CH₂Cl₂∶THF＝4∶1 v/v或CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v。
通过改变反应原料，分别用2，5-二-(3-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑、2，5-二-(4-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑、2，5-二-(3-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑、2，5-二-(4-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑、2，5-二-(3-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑、2，5-二-(4-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑，可以合成出以下pH荧光探针：


本发明的有益效果是：具有较高的荧光量子产率、荧光性能稳定的特点，响应范围宽泛(pH＝0.5～13.5)如附图1，可以适用于诸多极端pH环境的pH值检测，同时经过进一步修饰，在4-氨基-1，2，4-三氮唑杂环氨基上引入可以对pH产生响应的双酰胺结构以后，使得该类化合物在分析化学、生命科学、环境科学等领域具有重大的实际应用价值。
附图说明
图1是本发明的荧光探针在pH＝0.5～13.5范围内，荧光发射光谱随pH值的变化情况，横坐标为体系pH值，纵坐标为荧光强度(counts)。
图2是本发明的荧光探针的单晶结构图。
具体实施方式：
实施例1
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.3g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯3.9g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺5.5ml混合于单口烧瓶中，加热回流8h，然后减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝10∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例2
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.3g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯5.2g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺7.3ml混合于单口烧瓶中，加热回流8h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝10∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例3
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.3g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯6.5g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺9.1ml混合于单口烧瓶中，加热回流8h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝10∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例4
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.3g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯3.9g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺5.5ml混合于单口烧瓶中，加热回流8h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝10∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例5
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.3g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯5.2g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺7.3ml混合于单口烧瓶中，加热回流8h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝10∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例6
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-甲基苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.3g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯6.5g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺9.1ml混合于单口烧瓶中，加热回流8h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝10∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例7
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
去2，5-二-(3-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.2g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯3.6g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺5.0ml混合于单口烧瓶中，加热回流10h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝4∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例8
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.2g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯4.8g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺6.7ml混合于单口烧瓶中，加热回流10h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝4∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例9
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.2g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯6.0g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺8.4ml混合于单口烧瓶中，加热回流10h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝4∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例10
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.2g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯3.6g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺5.0ml混合于单口烧瓶中，加热回流10h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝4∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例11
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.2g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯4.8g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺6.7ml混合于单口烧瓶中，加热回流10h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝4∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例12
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-(2，3-二甲氧基苯甲酰氨基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.2g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯6.0g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺8.4ml混合于单口烧瓶中，加热回流10h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝4∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例13
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.1g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯3.3g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺4.6ml混合于单口烧瓶中，加热回流12h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例14
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.1g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯4.4g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺6.2ml混合于单口烧瓶中，加热回流12h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例15
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(3-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.1g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯5.5g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺7.7ml混合于单口烧瓶中，加热回流12h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例16
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.1g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯3.3g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺4.6ml混合于单口烧瓶中，加热回流12h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例17
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.1g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯4.4g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺6.2ml混合于单口烧瓶中，加热回流12h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。
实施例18
一种宽泛响应范围的pH荧光探针的合成：
取2，5-二-(4-(2-萘基乙炔基)苯基)-4-氨基-1，2，4-三氮唑1.1g、2，3-二甲氧基苯甲酰氯5.5g、50ml无水四氢呋喃、三乙胺7.7ml混合于单口烧瓶中，加热回流12h，减压蒸除溶剂，水洗至pH值为中性，得荧光探针粗品；将荧光探针粗品柱层析分离(CH₂Cl₂∶THF＝8∶1v/v)，减压蒸除溶剂，真空干燥，得荧光探针纯品。