基于氟引发串联释放的氟硼二吡咯类荧光探针的合成及其识别性能

doi:10.6023/cjoc202007008

有机化学 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (1): 303-309.DOI: 10.6023/cjoc202007008 上一篇下一篇

研究论文

基于氟引发串联释放的氟硼二吡咯类荧光探针的合成及其识别性能

陈曦^a, 高晨^a, 付超^a, 朱婷婷^a, 刘振江^a^,^*(), 刘传祥^a^,^*()

a 上海应用技术大学化学与环境工程学院上海 201418

收稿日期:2020-07-02 修回日期:2020-08-12 发布日期:2020-10-12
通讯作者: 刘振江, 刘传祥
作者简介:
* Corresponding authors. E-mail: zjliu@sit.edu.cn; cxliu@sit.edu.cn
基金资助:
上海市自然科学基金(17ZR1429900); 上海市化学生物学重点实验室开放基金(); 上海“化学工程与技术(香料香精技术与工程)”高原学科和上海应用技术大学青年科技人才发展基金()

Synthesis and Recognition Properties of Fluoroborodipyrrole Fluorescent Probes Based on Fluorine Triggered Cascade Releasing

Xi Chen^a, Chen Gao^a, Chao Fu^a, Tingting Zhu^a, Zhenjiang Liu^a^,^*(), Chuanxiang Liu^a^,^*()

a School of Chemical and Environmental Engineering, Shanghai Institute of Technology, Shanghai 201418

Received:2020-07-02 Revised:2020-08-12 Published:2020-10-12
Contact: Zhenjiang Liu, Chuanxiang Liu
Supported by:
the Natural Science Foundation of Shanghai(17ZR1429900); the Opening Fund of Shanghai Key Laboratory of Chemical Biology(); the Opening Fund of Shanghai Key Laboratory of Chemical Biology, the Chemical Engineering and Technology (Perfume and Aroma Technology) of Shanghai Plateau Discipline and the Development Foundation of Young Scientific Talents of Shanghai Institute of Technology(ZQ2019-15)

文章分享

1. cjoc202007008辅助材料.pdf(802KB)

摘要/Abstract

以4-羟基氟硼二吡咯为荧光团, 叔丁基二苯基硅基(TBDPS)作活泼羟基的保护基, 设计合成了一种新颖的基于氟离子切断硅氧键, 引发释放的氟硼二吡咯类氟离子荧光探针R. 光谱实验研究表明, 该荧光探针和氟离子作用后, 紫外吸收光谱在605 nm处出现新的吸收峰, 含R的溶液由橙黄色变成蓝色; 荧光发射光谱中在514 nm处最大发射峰出现下降, 荧光颜色由绿色变成荧光淬灭. 此外, 将荧光探针R应用于试纸条件下也能实现对氟离子的裸眼检测.

关键词: 氟硼二吡咯, 荧光探针, 氟离子, 检测

4-Hydroxy-fluoroborodipyrrole is used as fluorophore, and tert-butyldiphenylsilyl (TBDPS) is used as protective group for active hydroxyl groups. A novel fluoroborodipyrrole type of fluoride ion fluorescent probeR based on fluorine ion causing cleavage of Si—O bond to trigger cascade releasing was designed and synthesized. Spectral experimental studies showed that after the interaction of the fluorescent probe and fluoride ion, a new absorption peak appeared at 605 nm in the ultraviolet absorption spectrum. The solution includingR changed from orange to blue, the maximum emission peak at 514 nm in the fluorescence emission spectrum decreased, and the fluorescence color changed from green to fluorescence quenching. In addition, the use of fluorescent probeR under the test paper conditions also enables the naked eye detection of fluoride ions.

Key words: fluoroborodipyrrole, fluorescent probe, fluoride ion, detection

引用此文

陈曦, 高晨, 付超, 朱婷婷, 刘振江, 刘传祥. 基于氟引发串联释放的氟硼二吡咯类荧光探针的合成及其识别性能[J]. 有机化学, 2021, 41(1): 303-309.

Xi Chen, Chen Gao, Chao Fu, Tingting Zhu, Zhenjiang Liu, Chuanxiang Liu. Synthesis and Recognition Properties of Fluoroborodipyrrole Fluorescent Probes Based on Fluorine Triggered Cascade Releasing[J]. Chinese Journal of Organic Chemistry, 2021, 41(1): 303-309.

导出引用 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

分享此文

图/表 7

图式1. 探针分子R的合成路线

Scheme 1. Synthetic route of probe molecule R

图1. (a)探针R (20 μmol/L)与不同阴离子在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中的吸收光谱响应图(插图为相应的自然光下裸眼所视图片, 从左到右: 纯探针, F–, CN–, Cl–, Br–, I–, AcO–, $H_{2}PO_{4}^{-}$, $HSO_{4}^{-}$, $ClO_{4}^{-}$, $SCN^{-}$, $BF_{4}^{-}$, $NO_{3}^{-}$, OH–)和(b)在N,N-二甲基甲酰胺溶液中, 探针R (20 μmol/L)与TBAF (5 mmol/L)(0~3.4 equiv.)在不同浓度下测得的紫外吸收谱图(插图为495和608 nm处吸收强度随TBAF浓度变化的曲线图)

Figure 1. (A) Absorption spectra responses ofR (20 μmol/L) inN,N-dimethylformamide (DMF) with various anions (Inset: the illustration of their corresponding naked-eye photo under natural light, from left to right:R only, F–, CN–, Cl–, Br–, I–, AcO–, $H_{2}PO_{4}^{-}$, $HSO_{4}^{-}$, $ClO_{4}^{-}$, $SCN^{-}$, $BF_{4}^{-}$, $NO_{3}^{-}$) and (B) UV absorption spectrum ofR (20 μmol/L) upon titration with TBAF (5 mmol/L) (0~3.4 equiv.) in different concentrations in DMF (Inset: plot of absorption changes at 495 and 608 nm versus TBAF)

图2. (a) 探针R (20 μmol/L)与不同阴离子在N,N-二甲基甲酰胺溶液中的荧光发射谱图[插图为探针R在紫外线照射下的相应荧光呈现图片(365 nm), 从左到右: 纯探针, F–, CN–, Cl–, Br–, I–, AcO–,$H_{2}PO_4^{-}$, $HSO_4^{-}$, $ClO_{4}$, $SCN^{-}$, $BF_4^{-}$, $NO_{3}$]和(b)在DMF溶液中, 探针R (20 μmol/L)与TBAF (0~7.8 equiv.)在不同浓度下测得的荧光发射谱图(左上角插图为513 nm处荧光强度随TBAF浓度变化的曲线图(λ ex=420 nm)

Figure 2. (A) Fluorescent emission spectra ofR (20 μmol/L) inN,N-dimethylformamide with various anions [Inset: the illustration shows its corresponding fluorescent picture under the UV light (365 nm), from left to right:R only, F–, CN–, Cl–, Br–, I–, AcO–,$H_{2}PO_4^{-}$, $HSO_4^{-}$, $ClO_{4}$, $SCN^{-}$, $BF_4^{-}$, $NO_{3}$] and (B) Fluorescent emission spectra ofR (20 μmol/L,λ ex=450 nm) with TBAF (0~7.8 equiv.) inN,N-dimethylformamide [Inset: the illustration shows the fluorescence intensity at 513 nm as a function of TBAF concentrations (λ ex=420 nm)]

图式2. 探针R与氟离子作用的机理图

Scheme 2. Mechanism of the interaction between probe R and fluoride ion

图3. (a)探针R和参比A2与氟离子作用前后的紫外吸收光谱图和(b)探针R和参比A2与氟离子作用前后的荧光发射光谱图

Figure 3. (a) UV absorption spectrum of probeR and referenceA2 before and after interaction with fluoride ion and (b) fluorescence emission spectrum of probeR and referenceA2 before and after interaction with fluoride ion

图4. 探针R与氟离子作用后的液相质谱图

Figure 4. LC-MS of the mixture of probeR with fluoride ion

图5. (a)在自然光下, 载有探针R的试纸条(1.0 mmol/L)暴露于不同浓度的F–溶液中的颜色变化图和(b)在紫外光下, 载有探针R的试纸条(1.0 mmol/L)暴露于不同浓度的F–溶液中的荧光颜色变化图

Figure 5. (A) The colour changes of theR-loaded test strips (1.0 mmol/L) after exposure to various concentrations of F– solution under natural light and (B) the fluorescence changes of theR-loaded test strips (1.0 mmol/L) with various concentrations of F– under UV light

参考文献 29

[1]	Ghadiri M.R.; Granja J.R.; Buehler L.K. Nature 1994, 369, 301.
[2]	Huang G.B.; Chen Z.L.; Wei X. S.; Chen Y.; Li X.Y.; Zhong H.; Tan M.X. Chin. J. Org. Chem. 2020, 40, 614. (in Chinese)
	( 黄国保, 陈志林, 韦贤生, 陈钰, 李秀英, 仲辉, 谭明雄, 有机化学, 2020, 40, 614.).
[3]	Howe E.; Bhadbhade M.; Thordarson P. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 7505.
[4]	Holloway J.M.; Dahlgren R.A.; Hansen B.; Casey W.H. Nature 1998, 295, 785.
[5]	Guha S.; Goodson F.; Roy S. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 15256.
[6]	Beer P.D.; Hayes E.J. Coord. Chem. Rev. 2003, 240, 167.
[7]	Sessler J.L.; Gale P.A.; Cho W. S.J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 12281.
[8]	Sessler J.L.; Camiolo S.; Gale P.A. Coord. Chem. Rev. 2003, 240, 17.
[9]	Xu Z.; Chen X.Q.; Kim H.N.; Yoon J.Y. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 127.
[10]	Li Y.J.; Zhao Y.; Jin K.; Liu J.H.; Zhou X.X.; Yang K.D. Chin. J. Org. Chem. 2019, 39, 1013. (in Chinese)
	( 李英俊, 赵月, 靳焜, 刘季红, 周晓霞, 杨凯栋, 有机化学, 2019, 39, 1013.).
[11]	Chen K.; Han B.C.; Ji S.X.; Sun J.; Gao Z.Z.; Hou X.F. Acta Chim. Sinica 2019, 77, 365. (in Chinese)
	( 陈凯, 韩百川, 嵇思鑫, 孙瑾, 高振忠, 侯贤锋, 化学学报, 2019, 77, 365.).
[12]	Xu, Z ; Kim, S.K. ; Yoon, J. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 1457.
[13]	Li A.F.; Wang J.H.; Wang, F; Jiang, Y.B. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3729.
[14]	Duke R.M.; Veale E.B.; Peffer F.M.; Krugerc P.E.; Gunn-laugsson, T. Chem. Soc. Rev. 2010, 39, 3936.
[15]	Cametti M.; Rissanen K. Chem. Commun. 2009, 2809.
[16]	Zhou J.P.; Wu B.G.; Zhou Z.K.; Tian J.W.; Yuan A.H. Chin. J. Org. Chem. 2019, 39, 406. (in Chinese)
	( 周建平, 吴保庚, 周志宽, 田蒋为, 袁爱华, 有机化学, 20 19, 39, 406.).
[17]	Tang Z.H.; Zhang C.S.; Zhang L.; Liu D.S. Chem. Bull. 2019, 82, 796. (in Chinese)
	( 唐梓桓, 张财顺, 张磊, 刘道胜, 化学通报, 2019, 82, 796.).
[18]	Guria U.N.; Gangopadhyay A.; Ali S.S.; Maiti K.; Samanta S.K.; Manna S. Anal. Methods 2019, 11, 5357.
[19]	Venkatesh Y.; Das J.; Chaudhuri A.; Karmakar A.; Maiti T.K.; Chem. Commun. 2018, 54, 3106.
[20]	Zhang J.; Ji X.; Zhou J.; Chen Z.; Dong X.; Zhao W. Sens. Actuators B, 2018, 257, 1076.
[21]	Yu Y.; Shu T.; Yu B.; Deng Y.; Fu C.; Gao Y. Sens. Actuators B, 2018, 255, 3170.
[22]	Wu H.W.; Chen Y.Y.; Rao C.H.; Liu C.X. Prog. Chem. 2016, 28, 1501. (in Chinese)
	( 伍宏伟, 陈亚运, 饶才辉, 刘传祥, 化学进展, 2016, 28, 1501.).
[23]	Zlatic K.; Antol I.; Uzelac L.; Drazic A.M.M.; Kralj M.; Bohne C.; Basaric N. ACS Appl. Mater. Interfaces 2020, 12, 347.
[24]	Kumari N.; Dey N.; Bhattacharya S. Analyst 2014, 139, 2370.
[25]	Nunez-Villanueva D.; Hunter C.A. Chem. Sci. 2017, 8, 206.
[26]	Singh P.; Mittal L.S.; Singh H.; Bhargava G.; Kumar S. New J. Chem. 2017, 41, 10281.
[27]	Pierre-Antoine F.; Benjamin B.; Pierre-Henri E.; Julien V.; Karine T.; Rachida Z. Tetrahedron Lett. 2010, 51, 4630.
[28]	Baruah M.; Qin W.W.; Basaric N.; De Borggraeve W.M.; Boens N. J. Org. Chem. 2005, 70, 4152.
[29]	Pettit G.R.; Grealish M.P.; Jung M.K.; Hamel E.; Pettit P.K.; Chapuis J.C.; Schmidt J.M. J. Med. Chem. 2002, 45, 2534.

基于氟引发串联释放的氟硼二吡咯类荧光探针的合成及其识别性能

Synthesis and Recognition Properties of Fluoroborodipyrrole Fluorescent Probes Based on Fluorine Triggered Cascade Releasing

RichHTML

PDF

补充材料

可视化

摘要/Abstract

引用此文

分享此文

图/表 7

参考文献 29

相关文章 15

编辑推荐

相关统计

本文评价

[1]	张莹珍, 江丹丹, 李娟华, 王菁菁, 刘昆明, 刘晋彪. 高选择性硒代半胱氨酸荧光探针的构建策略及成像[J]. 有机化学, 2024, 44(1): 41-53.
[2]	杨维清, 葛宴兵, 陈元元, 刘萍, 付海燕, 马梦林. 1,8-萘酰亚胺衍生物的设计、合成及其对半胱氨酸的识别研究[J]. 有机化学, 2024, 44(1): 180-194.
[3]	马翠云, 罗海澜, 张福华, 郭丹, 陈树兴, 王飞. 3-Pyrrolyl BODIPY的绿色生物合成、光物理性质及应用研究[J]. 有机化学, 2024, 44(1): 216-223.
[4]	李焕清, 陈兆华, 陈祖佳, 邱琪雯, 张又才, 陈思鸿, 汪朝阳. 基于有机小分子的汞离子荧光探针研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(9): 3067-3077.
[5]	丁炳辉, 韩少辉, 熊海青, 王本花, 左伯军, 宋相志. 高选择性比率型荧光探针用于急性肺损伤中次氯酸的检测[J]. 有机化学, 2023, 43(8): 2878-2884.
[6]	赵小龙, 郭亮武, 李宇晴, 冉启元, 吴会慧, 张祯, 苏瀛鹏, 周鹏鑫, 燕娜. 大Stokes位移的近红外氟硼二吡咯(BODIPY)荧光探针应用于生物体中Na₂S₂O₄的检测[J]. 有机化学, 2023, 43(7): 2484-2491.
[7]	刘甜甜, 张鸿鹏, 焦晓梦, 白银娟. 多信号同时检测生物硫醇荧光探针的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2081-2095.
[8]	刘飞冉, 敬静, 张小玲. 细胞器靶向型半胱氨酸荧光探针研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 2053-2067.
[9]	李宜芳, 王耀, 牛华伟, 陈秀金, 李兆周, 王永国. 线粒体靶向的二氧化硫荧光探针研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(6): 1952-1962.
[10]	曲衍杰, 李亚军, 鲍红丽. 反应型氟离子探针的研究进展[J]. 有机化学, 2023, 43(3): 809-825.
[11]	陈志华, 胡艳, 马丽丽, 张子怡, 刘传祥. 基于氢化吡啶辅助氨基氧化策略的次氯酸根荧光探针的设计、合成及其性能研究[J]. 有机化学, 2023, 43(2): 718-724.
[12]	唐宏伟, 王超, 钟克利, 侯淑华, 汤立军, 边延江. 一种裸眼和荧光双通道快速检测Hg²⁺的探针及其多种应用[J]. 有机化学, 2023, 43(2): 712-717.
[13]	周五, 彭敏, 梁庆祥, 吴爱斌, 舒文明, 余维初. 高选择和高灵敏检测溶液和气相中硫化氢的新型萘酰亚胺类开启型荧光探针[J]. 有机化学, 2023, 43(12): 4277-4283.
[14]	刘梦, 黄延茹, 孙小飞, 汤立军. 一种基于“聚集诱导发光+激发态分子内质子转移”机制的苯并噻唑衍生物荧光探针及其对次氯酸根的识别[J]. 有机化学, 2023, 43(1): 345-351.
[15]	李阳阳, 孙小飞, 胡晓玲, 任源远, 钟克利, 燕小梅, 汤立军. 三苯胺衍生物的合成及其基于聚集诱导发光(AIE)机理对汞离子“OFF-ON”荧光识别[J]. 有机化学, 2023, 43(1): 320-325.