氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂及其制备和应用

本发明公开了一种氨基硫脲缩7‑羟基香豆素‑8‑醛探针试剂，以7‑羟基‑8‑醛基香豆素与氨基硫脲缩合反应，即得。本发明探针能同时实现金属离子、阴离子的选择性识别，可通过目视比色快速检测特定离子，还可应用于活细胞中特定离子成像检测，具备荧光增强和比率吸收的双模式检测，在检测灵敏度和准确性方面更具优越性，具有高灵敏度、高选择性、产率高等优点，且有利于复杂微观系统的定量、定性分析。

1.一种氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂，其特征在于：所述探针试剂的化学结构式为：
2.一种如权利要求1所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的制备方法，其特征在于：所述探针试剂是以7-羟基-8-醛基香豆素与氨基硫脲缩合反应得到。
3.如权利要求2所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的制备方法，其特征在于：所述探针试剂是以7-羟基香豆素为原料，先制备7-乙酰氧基香豆素，再制备中间体7-羟基-8-醛基香豆素，最后由7-羟基-8-醛基香豆素与氨基硫脲经缩合反应得到。
4.如权利要求2或3所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的制备方法，其特征在于：按照以下路线合成：
5.如权利要求4所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂，其特征在于：按下述步骤进行制备：(1)7-乙酰氧基香豆素的合成：氮气保护的三口烧瓶中，在溶有7-羟基香豆素的二氯甲烷溶液中，加入乙酸酐，按摩尔比7-羟基香豆素:乙酸酐等于1:1.5～4，再加入催化量的哌啶，回流，反应12h，除去溶剂，加入水，乙酸乙酯萃取，洗涤，干燥，过滤，除去溶剂，粗产品柱层析分离，即得；反应温度：二氯甲烷回流温度反应溶剂：二氯甲烷柱层析分离用洗脱剂：氯仿；所述催化量为按重量比计算，7-羟基香豆素:哌啶＝1:0.01-0.1；(2)7-羟基-8-醛基香豆素的合成：氮气保护冰浴下的三口烧瓶中，在溶有7-乙酰氧基香豆素的三氟乙酸溶液中，加入六次甲基四胺，按摩尔比7-乙酰氧基香豆素:六次甲基四胺等于1:1.5，0℃的冰浴下，以三氟乙酸为溶剂，反应1h后，再将反应温度逐渐升至室温，回流搅拌反应8h，除去溶剂，加入水，将温度升至60℃，搅拌30min，过滤，氯仿萃取，洗涤，干燥，过滤，除去溶剂，洗脱，柱层析分离，即得；反应溶剂：三氟乙酸洗脱剂：v/v，100/1，氯仿/甲醇；(3)氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的合成：氮气保护下的三口烧瓶中，在无水乙醇溶液中，加入7-羟基-8-醛基香豆素，升温搅拌待其溶解后，降至室温，按摩尔比7-羟基-8-醛基香豆素:氨基硫脲等于1:2～10加入氨基硫脲，加热回流反应，过滤，用氯仿甲醇重结晶，即得；反应温度：无水乙醇回流温度反应时间：30min反应溶剂：无水乙醇纯化溶剂：v/v，1:1，氯仿甲醇。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的应用，其特征在于：所述应用包括：(1)作为荧光光谱法或紫外-可见吸收光谱法中用于检测溶液中微量Zn²⁺、F^-的荧光探针试剂或比率吸收探针试剂；(2)作为目视法检测F^-的探针试剂；(3)作为荧光成像试剂用于检测活性癌细胞中微量Zn²⁺。
7.如权利要求6所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的应用，其特征在于：所述应用作为荧光光谱法中用于检测溶液中微量Zn²⁺、F^-的荧光探针试时的检测方法包括：(1)探针试剂在体积比为1/4的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中作为荧光光谱法检测微量Zn²⁺的试剂，测定Zn²⁺时，以355nm为激发波长，测定475nm处的荧光强度，荧光强度与Zn²⁺浓度成线性关系；检测Zn²⁺的浓度线性范围为
2.0×10^-7～1.1×10^-5M；检测限为4.33×10^-8M；其它共存金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Hg²⁺，Sr²⁺，Al³⁺，Cd²⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Pb²⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Ag²⁺，Cu²⁺之一，在浓度与Zn²⁺相同时，对Zn²⁺的测定无干扰；(2)探针试剂在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中作为荧光光谱法检测微量F^-的试剂，测定F^-时，以410nm为激发波长，测定480nm处的荧光强度，荧光强度与F^-浓度成线性关系；检测F^-的浓度线性范围为2.0×10^-7～1.0×10^-5M，检测限为2.87×10^-8M；其它共存阴离子Cl^-，Br^-，I^-，AcO^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-之一，在浓度与Zn²⁺相同时，对Zn²⁺的测定无干扰。
8.如权利要求6所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的应用，其特征在于：作为紫外-可见吸收光谱法中用于检测溶液中微量Zn²⁺、F^-的比率吸收探针试剂，具体方法为：(1)探针试剂在体积比为1/4的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中作为紫外-可见吸收光谱法检测微量Zn²⁺时，测定320nm和370nm波长处的吸光度比值，该吸光度比值与Zn²⁺浓度成线性关系；检测Zn²⁺的浓度线性范围为
6.0×10^-7～1.0×10^-5M，检测限为3.78×10^-7M；其它共存金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Hg²⁺，Sr²⁺，Al³⁺，Cd²⁺，Ni²⁺，Co²⁺，Pb²⁺，Fe³⁺，Cr³⁺，Ag²⁺，Cu²⁺之一，在浓度与Zn²⁺浓度相同时，对Zn²⁺的测定无干扰；(2)探针试剂在N,N-二甲基甲酰胺溶剂中作为紫外-可见吸收光谱法检测微量F^-时，测定325nm和390nm波长处的吸光度比值，该吸光度比值与F^-浓度成线性关系；检测F^-的浓度线性范围为4.0×10^-7～1.1×10^-5M，检测限为
3.12×10^-7M；其它共存阴离子Cl^-，Br^-，I^-，AcO^-，HSO₄^-，NO₃^-，ClO₄^-，H₂PO₄^-，PF₆^-之一，在浓度与F^-浓度相同时，对F^-的测定无干扰。
9.如权利要求6所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的应用，其特征在于：作为探针试剂目视法检测F^-时，在365nm紫外灯下，F^-离子浓度分别为0、1.0×10^-5、1.0×10^-4、1.0×10^-3、1.0×10^-2M时，探针溶液荧光颜色变化由浅蓝色、青色、蓝绿色、浅绿色至绿色；用浸有探针的滤纸条作F^-测试条，F^-离子浓度分别为1.0×10^-5、1.0×10^-4、1.0×10^-3、1.0×10^-2M时，滤纸条荧光颜色变化由浅蓝色、青色、蓝绿色、浅绿色至绿色，检测F^-，即可；检测限为10^-5M。
10.如权利要求6所述的氨基硫脲缩7-羟基香豆素-8-醛探针试剂的应用，其特征在于：作为荧光成像试剂用于检测活性癌细胞中微量Zn²⁺时，这样检测：人体前列腺癌活性细胞经复苏、传代、接种、培养、清洗后，将细胞浸入含探针试剂的培养液，在37℃，5％CO₂以及饱和湿度为100％的培养箱中孵育，吸出含探针试剂的培养液，清洗细胞，用荧光显微镜检测，观察不到细胞的荧光图像；再将上述细胞浸入含Zn²⁺的培养液中孵化后，吸出含Zn²⁺的培养液，清洗细胞，用荧光显微镜检测，观察到绿色荧光细胞图像；细胞经探针孵化后、或探针孵化后再经Zn²⁺孵化，显微镜下观察，即可。