Page 93 - 《精细化工》2020年第6期

第 6 期 黄池宝，等: 苯并 15-冠-5 为受体的双光子荧光钠离子探针
成像上的应用。此外，还有光漂白与组织自发荧光
干扰等缺点。解决这些问题的理想办法是双光子荧
光（TPF）显微镜（TPFM）探针，采用低能量的两
个近红外光子激发，可以对原生组织进行长时间三
维动态成像，较单光子激发的穿透深度提高超过
70 μm [14-16] 。已报道的双光子荧光探针仅两例，其中，
ANa1 的最大发射波长（λ em ）、荧光量子产率（Φ）
和双光子吸收截面（δ TPA ）分别为 500 nm、0.65 和
95 GM（在水中） [17] ，而 RNa 的则分别为 552 nm、
0.02 和 176 GM（在乙腈中） [18] 。但这两个探针的
δ TPA 都较小，影响成像清晰度与检测准确度。
鉴于此，本文拓宽本课题组早期的工作
以双氰基二苯代乙烯为双光子荧光母体开发一个
+
Na 探针（合成路线如下所示），并研究其光物理特
性及识别性能。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
乌本（箭毒）苷，湖北广奥生物科技有限公司；
N-溴代丁二酰亚胺（NBS），天津市大茂化学试剂厂；
4ʹ-甲酰基苯并-15-冠-5，上海兰浚生物科技有限公
司；四氯化碳，天津市富宇化工有限公司；FBS（胎
牛血清），北京泰新生物科技有限公司；PBS（磷酸
盐缓冲液），上海研生实业有限公司。所用试剂和溶
剂均为 AR，各试剂使用前均经除水精制。
Mira 900-F 锁模飞秒钛蓝宝石激光器，美国
Coherent 公司；HP 8453 紫外分光光度计，美国安
捷伦公司；RF-5000 荧光分光光度计，日本岛津公
司；C5680-01 条纹相机，日本滨松公司。
1.2 方法
1.2.1 中间体Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的合成
化合物Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ均根据文献[23]合成。
1.2.2 目标化合物（DNa）的合成
准确称取Ⅵ（296 mg，1 mmol）和氢化钠（30 mg，
1.25 mmol）置于 25 mL 干燥单口烧瓶中，准确称取
·1159·
Ⅴ（292 mg，1 mmol）溶于 10 mL 四氢呋喃，置于
恒压加料器中，将恒压加料器装在单口烧瓶上，并
抽真空用氩气保护。将烧瓶置于冰水浴中，在强烈
搅拌和避光的条件下，将Ⅴ的四氢呋喃溶液逐滴滴
加到混合液中（滴加时间 40~50 min）。滴加完毕
后，室温搅拌反应 24 h。反应结束后，真空旋转蒸
发脱除 THF， 用二氯甲烷萃提（3×15 mL），水洗（3×
10 mL），加无水氯化钙干燥，过滤，真空旋转蒸发
脱除溶剂。粗品经硅胶柱层析分离〔洗脱液：V (正
己烷)∶V (乙酸乙酯)=12∶1〕，得黄色粉末即为
1
DNa，产率 78%。HNMR (400 MHz, CDCl 3 )，δ：7.977
[19-23] ， (s, 1H, Ph), 7.576 (s, 1H, Ph), 7.184 (s, 1H, Ph), 7.164
(d, J = 16.4 Hz, 1H, CH=CH), 7.117 (d, J = 16 Hz, 1H,
CH=CH), 7.113 (d, J = 8.8 Hz, 1H, Ph), 6.867 (d, J =
8.0 Hz, 1H, Ph), 4.187 (t, J 1 = 4.0 Hz, J 2 = 7.2 Hz, 4H,
2OCH 2 ), 3.941 (t, J 2 = 7.2 Hz, 4H), 3.764 (d, J = 8.4
Hz, 8H, 2CH 2 CH 2 ), 2.569 (s, 3H, CH 3 ); 13 CNMR
(CDCl 3 , 100 MHz)，：144.35, 143.62, 140.27, 134.19,
131.68, 125.33, 116.46, 115.52, 113.91, 112.87, 111.58,
109.22, 68.55, 68.14, 67.35, 14.34; MS, m/Z: C 25 H 26 N 2 O 5
+
(M )的计算值(实测值)：434.1842 (434.1842)。
1.3 光学实验
线性吸收光谱与透射光谱由紫外分光光度计测
得。单光子荧光光谱和荧光量子产率由荧光分光光
度计测得 [24] 。双光子激发荧光光谱的激发源为锁模
飞秒钛蓝宝石激光器，激光脉冲宽度 120 fs，重复频
率 76 MHz，激光器的平均输出功率 1.5 W（800 nm），
可调波长范围 700~980 nm，在实验中飞秒激光波
长调至所需测试波长。
2 结果与讨论
2.1 探针 DNa 的单-双光子荧光光谱
探针 DNa 在水溶液中对钠离子响应的单-双光
子荧光光谱如图 1 所示， OP 和  TP 分别代表单光子
ex ex
和双光子激发波长。由图 1 可知，DNa 的单-双光
子荧光强度随钠离子浓度增加而减小，最大发射波
长在 470 nm 附近。以硫酸喹啉（喹啉浓度 1.0×
–6
10 mol/L，0.05 mol/L H 2 SO 4 ）作参比测定 DNa 的
荧光量子产率为 0.353。