萘甲醛缩三氨基乙基胺的合成及对Zn2

三角架型萘类席夫碱的合成及对Zn2+的识别性质研究冯仕芬1严群飞1张玲菲1 牟兰*,1 薛赛凤1陶朱1卫钢2

(1 贵州省大环化学及超分子化学重点实验室；贵州大学化学与化工学院，贵阳550025)

(2 澳大利亚联邦科学与工业研究组织)

摘要：通过三胺乙基胺与7-羟基-萘甲醛一步缩合反应合成了一种新型的三角架型萘类席夫碱。在目标化合物的乙醇-水缓冲溶液中，加入Zn2+后，Zn2+能进入三角架的空腔，从而形成1:1的金属配合物，同时观察到荧光和紫外吸收显著增强的效果，并具有较高的选择识别性能。其与金属离子形成的配合物也是一种研究牛血清白蛋白的高灵敏荧光探针。

关键词：三角架；席夫碱；荧光探针；锌离子

1 引言

Zn2+是人体所必需的微量元素之一，广泛地分布于人体的细胞和体液中。在所有的过渡金属离子中，它的含量仅次于铁离子，排在第二位。成年人体内锌的含量大约为2～3g。虽然Zn2+在人体含量极少，但却广泛分布于各个器官中，是生命活动过程中转运物质和交换能量的“生命齿轮”，与人体健康密切相关[1]。Zn2+缺乏不仅影响青少年青春期发育,而且也导致免疫力下降、内分泌失调和神经功能紊乱等一系列生理性疾病[2]。因此Zn2+的检测，尤其是活体细胞和组织中锌的测定与荧光显微成像成为近年来生物化学家非常关注的领域。由于萘荧光团的光稳定性好、斯托克斯位移大，所构制的荧光传感器稳定性和重现性好、背景低、寿命长，是一类有前途的荧光载体。近年来，报道了不少以萘为荧光基团的衍生物[3-7]。Cho等[8]通过1,8二氨基萘和相应的异氰酸酯反应合成了对F-离子响应的萘类探针；Xie等[9]研究合成了具三角架结构的萘类探针，该探针可识别HPO42-；Li等[10]合成了具有手性特征的杯[5]萘类荧光试剂，可用于有效识别Cu2+。通过荧光滴定实验还确定Cu2+和杯[5]荧光试剂形成了1:1的配合物；Dessingou等[11]合成了以萘为荧光基团的杯[4]芳烃衍生物的荧光探针，对Zn2+有显著的识别作用。合成高荧光量子产率、更高灵敏度、更高选择性、合成方法简便以及更适应生物样

品检测介质条件的萘类探针仍然具有挑战性。本文通过三胺乙基胺与7-羟基-萘甲醛的缩合反应，合成了一种结构简单的具有空腔结构的三角架型席夫碱衍生物，并且研究了该衍生物Zn2+的响应及应用分析性能。研究结果表明，该衍生物对Zn2+具有较高的选择性，并且在pH=7的乙醇-水溶液中，实验重现性好，稳定性高。

2 实验部分

2.1 仪器与试剂

Varian Cary Eclipse 荧光分光光度计；Amersham Biosciences Ultrospec 5300 pro 紫外-可见分光光度计；Bruker Vertex 70 FT-IR红外光谱仪；Varian Nova-400核磁共振波谱仪；Agilent LC/MSD质谱仪；Shimadzu LC-20A HPLC仪，SPD-M20A 二极管阵列紫外检测器，320 nm为检测波长，ODS-SP 柱(5 μm, 4.6×250 mm)，流动相为95%甲醇-水溶液。

牛血清蛋白(BSA , Solarbio Company)，所有药品均为分析纯，金属离子溶液由其硝酸盐或盐酸盐配制。实验用水为二次蒸馏水。

2.2 合成

称取三胺乙基胺(100mg，0.69 mmol)，7-羟基-萘甲醛(353mg，2.1mmol)，量取无水乙醇40 mL，加至100 mL的圆底烧瓶中，在氮气氛围下搅拌回流反应24 h。反应完全后，减压除去反应液，得黄色固体。将该固体用氯仿/乙醇=10:1柱层析，得浅黄色化合物席夫碱衍生物(1)，产率80%。1H NMR (400MHz, CDCl3) δ: 3.01(t, 2H, NCH2), 3.72 (s, 2H, CH2N=C), 6.71～6.74(d, 1H, ArH), 7.09～7.13(t, 1H, ArH), 7.19～7.23(t, 1H, ArH), 7.43～7.47(m, 2H, ArH), 7.70～7.72 (d, 1H,ArH), 8.76(s, 1H, HC=N) , 14.45(s, 1H, OH). IR (KBr)ν: 3135cm-1, 2978cm-1, 2927cm-1, 1631cm-1; MS m/z: (ESI: 671.4 [M+H]+). Anal. calcd for C39H36N4O3: C 76.95, H 5.96; N 9.20, O 7.88; found C 76.80, H 5.95; N 9.10, O 7.68.目标化合物探针1经1H NMR表征，反应方程式如Scheme 1所示。

图示1 探针1的合成 Scheme 1 synthesis of probe 1

2.3 实验方法

标准溶液的配置：1.00×10-4 mol·L -1探针1乙醇溶液；2.00×10-3 mol·L -1 Zn 2+水溶液及其他金属离子水溶液；4.0×10-3 mol·L -1Tris-HCl 乙醇-水缓冲溶液

移取适量探针1 (0～8.0mL)，Tris-HCl 溶液(1.0 mL)，Zn 2+或其他金属离子溶液(0～8.0 mL)，乙醇-水溶液(2/3, V /V )稀释至10ml ，摇匀，测量荧光和吸收光谱。荧光光谱测定的激发和发射波长为375/445nm 。

以Tris-HCl 缓冲溶液( pH= 7.0，含0.1 mol·L -1NaCl 维持溶液离子强度)为溶剂配制1.0×10-4 g·mL -1的BSA 标准溶液备用。BSA 标准液在0~4℃冰箱中保存。

3 结果与讨论

3.1 光谱性质

实验选择Tris-HCl 缓冲溶液控制体系pH 为7左右，乙醇-水(2/3, V /V )介质中，探针1在可见光区无吸收，当发射波长为445nm 时无明显的荧光。在相同条件下加入Zn 2+可观察到探针1溶液的荧光显著增强。其它实验金属离子如Cu 2+，Na +，Mg 2+，Ca 2+，Mn 2+，Co 2+，Zn 2+，Sr 2+，Cd 2+，Hg 2+，Ni 2+的加入均无明显的响应信号（图1），实验表明探针1对Zn 2+有良好识别能力。

350

400

450

500

550

600

010*******

400

(a)other metal ions

Zn

2+

Wavelength(nm)

F l u o r e s c e n c e I n t e n s i t y

300

350

400

450

500

0.0

0.20.40.60.81.0other metal ions

Zn

2+

A b s o r b a n c e

Wavelength(nm)

(b)

图1 探针与不同金属离子作用的荧光和紫外光谱

Figure 1 The fluorescence and absorption spectra of probe 1 with different metal ions (a)Fluorescence spectra of probe 1 (1.00×10-5

mol·L -1) in ethanol –water (2:3, v/v, Tris-HCl pH =7) solution in the presence of different metal ions (20 equiv).Metal ions include Fe 3+, Cu 2+, Na +, Mg 2+, Ca 2+, Mn 2+, Co 2+, Ni 2+, Sr 2+ ,Cd 2+, Hg 2+. (b) Absorption spectra of probe 1 under the