一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针及其制备方法与应用

IPC分类号 : C07C255/37,C09K11/06,C07C37/00,C07C39/373,C07C45/45,C07C47/57,C07C269/06,C07C271/16,C07C213/02,C07C217/22,C07C227/02,C07C229/24,C07C253/30,G01N21/64

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CN201710797239.X

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专利摘要

本发明公开了一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针及其制备方法与应用。本发明的探针化合物为2,2',2'',2'''‑(((((2‑(4'‑(2,2‑二氰基乙烯基)‑[1,1'‑联苯]‑4‑基)‑2‑苯乙烯‑1,1‑二基)双(4,1‑亚苯基))双(氧基))双(丙烷‑3,1‑二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸，其突出特点是：由疏水的四苯基乙烯基部分作为红色荧光基团和亲水的两个亚氨基二乙酸作为识别基团，能实现对锌离子的荧光检测。该探针化合物能够避免传统探针分子高浓度聚集导致荧光猝灭的影响。本发明的红色荧光探针可用于化学、生物和环境等样品中锌离子的快速定量分析。

权利要求

1.一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针，其特征在于，该荧光探针为2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸，结构式如下：

2.制备权利要求1所述的一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针的方法，其特征在于，包含以下步骤：

1)将4,4-二羟基二苯甲酮、4-溴二苯甲酮和锌粉混合，然后加入四氢呋喃，氮气条件下常温搅拌均匀，然后在冰浴下逐滴加入四氯化钛，再撤掉冰浴，搅拌，加热回流反应，反应后冷却至常温后，加入饱和碳酸氢钠溶液中和，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，再干燥，过滤，旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚；所述4-溴二苯甲酮与4,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为(1.2-1.5):1；所述锌粉与4,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为(9-10):1；所述四氯化钛与4,4-二羟基二苯甲酮的摩尔比为(4.5-5):1；

2)将4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚与4-甲酰基苯硼酸溶于四氢呋喃中，加入碳酸钾溶液，然后加入催化剂四(三苯基膦)钯，抽真空，通氮气，加热回流反应，反应后冷却至常温后，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，再干燥，过滤，旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛；所述4-甲酰基苯硼酸与4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚的摩尔比为(1-1.2):1；所述四(三苯基膦)钯与4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚的摩尔比为(0.04-0.05):1；

3)将4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛溶于N,N-二甲基甲酰胺中，再加入碳酸铯，常温搅拌均匀,然后加入(3-溴丙基)氨基甲酸叔丁酯，抽真空通氮气，加热反应，反应后冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，再加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，再干燥，过滤，旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯；所述碳酸铯与4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛的摩尔比为(3-4):1；所述(3-溴丙基)氨基甲酸叔丁酯与4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛的摩尔比为(2.5-3):1；

4)将(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯溶于二氯甲烷中，通入氯化氢气体，常温下反应，反应后旋转蒸发除去有机溶剂，然后加入N,N-二甲基甲酰胺溶解，再加入碳酸钾，常温搅拌，然后加入溴乙酸叔丁酯，加热反应，冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，然后加入水，再加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，再干燥，过滤，旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯；所述碳酸钾与3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯的摩尔比例是(10-20):1；所述溴乙酸叔丁酯与3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯的摩尔比例是(4-5):1；

5)将(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯溶于吡啶中，再加入丙二腈，然后加入冰乙酸，常温下反应，再加入稀盐酸使吡啶成盐，加入乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，再干燥，过滤，旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯；所述丙二腈与(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯的摩尔比例是(1-1.1):1；

6)将(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯溶于二氯甲烷中，加入三氟乙酸，常温下搅拌反应，旋转蒸发除去有机溶剂，所的固体用乙醚沉淀纯化，得到固体2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述常温搅拌的时间为20-40分钟；撤掉冰浴后，搅拌20-40分钟；所述加热回流反应的温度为60-80℃，时间为8-10小时。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述碳酸钾溶液的浓度为0.8-1.2M；所述加热回流反应的温度为60-80℃，时间为8-10小时。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述常温搅拌的时间为20-40分钟；所述加热反应的温度为80-100℃，时间为8-10小时。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，所述常温下反应的时间为2-4小时；所述常温搅拌的时间为20-40分钟；所述加热反应的温度为80-100℃，时间为8-10小时。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，所述反应的时间为8-10小时。

8.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤6)中，所述常温下搅拌反应的时间为1-3小时。

9.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的盐水为质量百分浓度为5％-10％的氯化钠溶液；所述的干燥为用无水硫酸镁进行干燥。

10.权利要求1所述的一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针在检测锌离子中的应用。

说明书

技术领域

本发明涉及荧光探针化合物领域，具体涉及一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术

近年来,重金属元素污染对人类生存环境的威胁已引起广泛的关注，其中锌离子Zn²⁺是自然界分布较为广泛的重金属元素。研究表明，过量的Zn²⁺富集往往会对周围的环境导致极大的危害，例如过量的锌会使土壤失去活性，细菌数目减少，土壤中的微生物作用减弱，造成土地营养缺失。此外，Zn²⁺还与环境中植物的生长有着密切的关系，Zn²⁺既可以作为酶的金属成分，也可以作为酶在结构功能及调节等方面的辅助因子，是植物体内核酸、蛋白质、光合作用和呼吸作用所必需的微量元素，例如含锌污水灌溉小麦会导致小麦出苗不齐、植株矮小、叶片萎黄等。锌也是人体必需的微量元素之一，对于维持人体的正常发育，以及新陈代谢起到关键作用。科学研究表明，锌离子是组成300多种生物酶活性催化中心的重要金属离子，它具有调控大量离子通道的能力，能够参与神经传导。因此，锌失衡与各种神经系统疾病有关，包括阿尔茨海默病和肌萎缩性脊髓侧索硬化症等。同时，锌失衡也会对机体产生重大的影响，当人体处于缺锌的状态，会影响人体的生长发育、组织再生、性器官的发育以及会加剧胰岛素的分解，使血液中胰岛素含量降低，从而诱发糖尿病；当人体内锌含量过高时，会降低人体的免疫力，诱发人体的铜缺乏。因此，快速精确的识别和检测Zn²⁺，可以帮助我们研究Zn²⁺在环境和生物体内的生化过程中起的作用，能够对化学、生物学、临床医学和农学等领域具有重要的意义。

目前，对Zn²⁺检测方法的研究已有不少报道，常用的方法主要有原子吸收法、比色法和荧光检测法等。原子吸收法用于测定Zn²⁺(例如专利CN105241833A)，主要是利用待测食品与2,9-二甲基-4,7-二苯基-1,10-菲啰啉磺酸二钠(BCP)共沉淀，然后再用火焰原子吸收光谱法测定Zn²⁺含量；但是原子吸收法设备成本高影响了其在实际检测中的广泛应用。比色法用于测定Zn²⁺，例如发表论文RSC Advances,2015,5(19):14382-14388制备了以罗丹明为母体的探针，当锌离子与探针络合后，探针荧光发射增强，颜色由无色变为橘红色，从而实现对锌离子的比色法检测；但是比色法对样品的纯度要求较高，受干扰较严重。荧光检测法在分析检测上具有识别响应快、专一性好、选择性高、操作方便等特点，而且在化学结构上易于设计、修饰和改进，能满足不同检测样品的需要，因此非常适合Zn²⁺的快速分析检测。然而，目前常规的荧光检测Zn²⁺主要是基于光致电子转移(Photoinduced electron transfer,PET)和分子内电荷转移(Intramolecular charge transfer,ICT)两种荧光机理。例如，基于PET机理检测锌离子的方法(例如发表论文Angewandte Chemie International Edition,2000,39(6):1052-1054)，合成了一种6-羟基-9-[4-(4,7,10-三甲基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基)]-苯基-3H-氧杂蒽-3-酮的荧光探针，以荧光素为荧光团，大环多聚胺环为识别基团，当Zn²⁺与大环多聚胺环结合后，PET过程受阻，495nm处荧光增强数百倍。基于ICT机理检测Zn²⁺的方法(例如发表论文Sensors and Actuators B:Chemical,2010,144(1):337-341)，合成了一种以8-氨基喹啉为荧光团，N,N-二(2-吡啶甲基)胺为识别基团的荧光探针，探针结合Zn²⁺后，由于ICT机理，导致荧光量子产率增加，同时荧光发射峰由407nm红移至499nm，实现了对Zn²⁺基于ICT机理的比率型荧光检测。然而，以上这些方法易受周围环境或自身干扰(例如激发光强、高样品浓度产生的聚集荧光淬灭、样品中存在的荧光增强杂质等)，因此难以保障检测的准确性。

聚集诱导发光(Aggregation-induced emission,AIE)是指一类荧光生色团在溶液状态下微弱发光甚至不发荧光，而在固体或聚集状态下荧光显著增强的一种光物理现象。具有AIE特性的分子作为荧光探针在生物检测领域有着传统荧光探针分子不能比拟的优点。一方面可以使更多的AIE探针分子结合到待检测物质上获得高亮度的荧光，而不必担心像传统的荧光分子那样发生聚集导致的荧光猝灭，这为荧光检测提供了便利。另一方面，在聚集后发生的荧光急剧变亮的特性可以作为荧光放大检测的定量依据。

由上可见，本领域急需一种操作简单、灵敏度高、识别速度快、抗干扰能力强的锌离子分析检测方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针及其制备方法与应用，该荧光探针具有AIE特性的四苯乙烯基为荧光基团，亲水的两个亚氨基二乙酸为识别基团。由于具有识别基团的亲水性质，探针分子具有良好的水溶性，在溶液中，四苯乙烯取代基绕单键的自由旋转消耗了激发态能量，成为一个非辐射衰变渠道，导致探针分子荧光微弱。当加入Zn²⁺作用后，Zn²⁺与荧光探针分子中识别基团亚氨基二乙酸发生络合作用，使得探针分子发生聚集，分子内旋转受到了阻碍，上述非辐射衰变渠道被抑制，激发态分子只能通过辐射衰变回到基态，从而使荧光显著增强，实现对锌离子的聚集诱导发光型荧光检测；此外，在四苯乙烯结构上修饰了具有吸电子效应的双氰基，从而使探针分子发射红色荧光，大大提高了光信号穿透深度并减少了光对生物体的损伤。

本发明目的通过如下技术方案实现。

一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针，该荧光探针为2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸，结构式如下：

制备以上所述的一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针的方法，包含以下步骤：

优选的，步骤1)中，所述常温搅拌的时间为20-40分钟；撤掉冰浴后，搅拌20-40分钟；所述加热回流反应的温度为60-80℃，时间为8-10小时。

优选的，步骤2)中，所述碳酸钾溶液的浓度为0.8-1.2M；所述加热回流反应的温度为60-80℃，时间为8-10小时。

优选的，步骤3)中，所述常温搅拌的时间为20-40分钟；所述加热反应的温度为80-100℃，时间为8-10小时。

优选的，步骤4)中，所述常温下反应的时间为2-4小时；所述常温搅拌的时间为20-40分钟；所述加热反应的温度为80-100℃，时间为8-10小时。

优选的，步骤5)中，所述反应的时间为8-10小时。

优选的，步骤6)中，所述常温下搅拌反应的时间为1-3小时。

优选的，所述的盐水为质量百分浓度为5％-10％的氯化钠溶液；所述的干燥为用无水硫酸镁进行干燥。

优选的，每mmol 4,4-二羟基二苯甲酮加入四氢呋喃17.8-20mL；每mmol 4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚加入四氢呋喃25-30mL；每mmol 4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛加入N,N-二甲基甲酰胺5.7-8mL；每mmol(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯加入二氯甲烷15.6-20mL，N,N-二甲基甲酰胺15.6-20mL；每mmol(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯加入吡啶46.5-50mL。

优选的，每mmol(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯加入二氯甲烷100-111.1mL，三氟乙酸37-74mL。

以上所述的一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针在检测锌离子中的应用。

本发明所得产物探针化合物2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸，分子式为C₅₀H₄₆N₄O₁₀，相对分子质量为862.94。为橙红色无味固体粉末，溶于水，易溶于乙醇，二甲基亚砜等溶剂。该化合物光稳定性好，无毒，具有良好的生物相容性。由于该荧光探针化合物四苯基乙烯基部分具有聚集诱导发光的发光特性，即当荧光探针化合物溶于水相环境中处于分散状态时，在365nm的激发光照射下，不发射荧光；当探针化合物处于聚集状态时，在365nm的激发光照射下，在615nm左右发射红色荧光。当检测体系中加入Zn²⁺作用后，Zn²⁺与荧光探针分子中亚氨基二乙酸发生络合作用，导致探针分子发生聚集，使得探针分子内旋转受到了阻碍，从而使荧光显著增强，实现对锌离子的聚集诱导发光型荧光检测。该探针化合物可用于化学、生物学、临床医学和农学等领域中锌离子快速定量分析。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

(1)本发明的探针分子具有聚集诱导发光特性的四苯基乙烯基部分作为荧光基团，亲水的亚氨基二乙酸作为识别基团。当探针分子处于分散状态时，四苯基乙烯基能够进行分子内旋转，会消耗掉激发的能量，从而使其不发射荧光；当探针分子内旋转受到阻碍后，激发态分子只能通过辐射衰变回到基态，从而使荧光显著增强，因此本发明探针是基于AIE机理的荧光探针。

(2)本发明的探针分子，在365nm激发光作用下，在分散状态下基本不发射荧光，在聚集状态或内旋转受阻时，在615nm左右发射明显的红色荧光。本发明的探针分子结合到Zn²⁺上获得高亮度的荧光，不会像传统的荧光分子那样发生聚集导致的荧光猝灭的影响。另外，在聚集或内旋转受阻后发生的荧光急剧变亮的特性可以作为荧光放大检测的定量依据，这种模式可极大地降低高浓度的影响，提高检测精度和准确性。

(3)本发明探针分子以具有亲水性质的两个亚氨基二乙酸作为识别基团，其与Zn²⁺可以发生快速络合，因此本探针分子可实现Zn²⁺快速检测。

附图说明

图1为本发明荧光探针的合成路线图。

图2为实施例1中4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚的核磁氢谱图。

图3为实施例1中4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛的核磁氢谱图。

图4为实施例1中(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯的核磁氢谱图。

图5为实施例1中(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯的核磁氢谱图。

图6为实施例1中(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯的核磁氢谱图。

图7为实施例1中2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸的核磁图。

图8为实施例1中(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯在不同配比的水/DMSO中的AIE荧光性质曲线图。

图9为本发明中的荧光探针在HEPES缓冲液中锌离子以及其他金属离子存在时的荧光光谱图。

图10为本发明中的荧光探针在HEPES缓冲液中锌离子以及其他金属离子存在时的荧光柱状图。

图11为本发明中的荧光探针在HEPES缓冲液中锌离子存在时荧光强度随时间变化的荧光光谱图。

图12为本发明中的荧光探针在HEPES缓冲液中锌离子存在时荧光强度随时间变化曲线图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

本发明探针化合物的合成路线图如图1所示。

实施例1：探针化合物的制备工艺流程1

1)取963mg 4,4-二羟基二苯甲酮(4.5mmol)、1.404g 4-溴二苯甲酮(5.4mmol)、2.646g锌粉(40.5mmol)加入250mL两口瓶中，然后加入80mL四氢呋喃，氮气条件下常温搅拌20分钟；冰浴下将2.022mL四氯化钛(20.25mmol)逐滴加入到反应体系中，撤掉冰浴，搅拌20分钟后，加热60℃回流反应8小时。冷却至常温后，加入饱和碳酸氢钠溶液中和，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚900mg(产率为45.11％)。通过核磁共振氢谱对该产物进行表征，结果如图2所示。

将354mg 4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚(0.8mmol)与120mg 4-甲酰基苯硼酸(0.8mmol)溶于20mL四氢呋喃中，加入5mL(0.8M)碳酸钾溶液，然后迅速加入36.6mg催化剂四(三苯基膦)钯(0.032mmol)，抽真空，通氮气，60℃回流反应8小时。冷却至常温后，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛232mg(产率为62％)。通过核磁共振氢谱对该产物进行表征，结果如图3所示。

将165mg 4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛(0.35mmol)溶于2mL N,N-二甲基甲酰胺中，加入342mg碳酸铯(1.05mmol)，常温下搅拌20分钟,然后加入210mg(3-溴丙基)氨基甲酸叔丁酯(0.875mmol)，抽真空通氮气，80℃加热反应8小时。冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯225mg(产率为82％)。通过核磁共振氢谱对该产物进行表征，结果如图4所示。

将100mg(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯(0.128mmol)溶于10mL二氯甲烷中，通入氯化氢气体，常温下反应2小时，旋转蒸发除去有机溶剂。然后直接溶于2mL N,N-二甲基甲酰胺中，加入176mg碳酸钾(1.28mmol)，常温下搅拌20分钟，然后加入99.6mg溴乙酸叔丁酯(0.512mmol)，80℃加热反应8小时。冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯69mg(产率为52％)。通过核磁共振氢谱对该产物进行表征，结果如图5所示。

将45mg(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯(0.043mmol)溶于2mL吡啶中，加入2.86mg丙二腈(0.043mmol)，然后加入0.06mL冰乙酸，常温下反应8小时。加入稀盐酸使吡啶成盐，加入乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯38mg(产率为82％)。通过核磁共振氢谱对该产物进行表征，结果如图6所示。

2)将30mg(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯(0.027mmol)溶于2.7mL二氯甲烷中，加入1mL三氟乙酸，常温下搅拌1小时。旋转蒸发除去有机溶剂，所的固体用乙醚沉淀多次纯化，得到固体2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸22mg(产率为92.7％)。通过核磁共振氢谱对该产物进行表征，结果如图7所示。

实施例2：探针化合物的制备工艺流程2

1)取1.926g 4,4-二羟基二苯甲酮(9mmol)、3.51g 4-溴二苯甲酮(13.5mmol)、5.88g锌粉(90mmol)加入250mL两口瓶中，然后加入180mL四氢呋喃，氮气条件下常温搅拌40分钟；冰浴下将4.49mL四氯化钛(45mmol)逐滴加入到反应体系中，撤掉冰浴，搅拌40分钟后，加热80℃回流反应10小时。冷却至常温后，加入饱和碳酸氢钠溶液中和，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚2.00g(产率为50.1％)。

将709mg 4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚(1.6mmol)与288mg 4-甲酰基苯硼酸(1.92mmol)溶于48mL四氢呋喃中，加入12mL(1.2M)碳酸钾溶液，然后迅速加入91mg催化剂四(三苯基膦)钯(0.08mmol)，抽真空，通氮气多次，80℃回流反应10小时。冷却至常温后，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛471mg(产率为63％)。

将330mg 4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛(0.7mmol)溶于5.6mL N,N-二甲基甲酰胺中，加入912mg碳酸铯(2.8mmol)，常温下搅拌40分钟,然后加入504mg(3-溴丙基)氨基甲酸叔丁酯(2.1mmol)，抽真空通氮气，100℃加热反应10小时。冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯460mg(产率为84％)。

将200mg(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯(0.256mmol)溶于20mL二氯甲烷中，通入氯化氢气体，常温下反应4小时，旋转蒸发除去有机溶剂。直接溶于5.12mL N,N-二甲基甲酰胺中，加入716mg碳酸钾(5.10mmol)，常温下搅拌30分钟，然后加入249mg溴乙酸叔丁酯(1.276mmol)，100℃加热反应10小时。冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯140mg(产率为52.9％)。

将90mg(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯(0.086mmol)溶于4.3mL吡啶中，加入6.3mg丙二腈(0.0946mmol)，然后加入0.12mL冰乙酸，常温下反应10小时。加入稀盐酸使吡啶成盐，加入乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯76mg(产率为82％)。

2)将60mg(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯(0.054mmol)溶于6mL二氯甲烷中，加入3mL三氟乙酸，常温下搅拌3小时。旋转蒸发除去有机溶剂，所的固体用乙醚沉淀多次纯化，得到固体2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸45mg(产率为93.6％)。

探针化合物的中间体以及最终的探针化合物表征与实施例1中的结果是相同的。

实施例3：探针化合物的制备工艺流程3

1)取1.446g 4,4-二羟基二苯甲酮(6.75mmol)、2.370g 4-溴二苯甲酮(9.1125mmol)、4.189g锌粉(64.125mmol)加入250mL两口瓶中，然后加入127.6mL四氢呋喃，氮气条件下常温搅拌30分钟；冰浴下将3.200mL四氯化钛(32.0625mmol)逐滴加入到反应体系中，撤掉冰浴，搅拌30分钟后，加热70℃回流反应9小时。冷却至常温后，加入饱和碳酸氢钠溶液中和，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚1.377g(产率为45.4％)。

将531mg 4,4'-(1-(4-溴苯基)-2-苯乙烯-1,2-二基)联苯酚(1.2mmol)与198mg 4-甲酰基苯硼酸(1.32mmol)溶于33mL四氢呋喃中，加入8.25mL(1.0M)碳酸钾溶液，然后迅速加入60mg催化剂四(三苯基膦)钯(0.054mmol)，抽真空，通氮气，70℃回流反应9小时。冷却至常温后，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛360mg(产率为64.1％)。

将249mg 4'-(1,2-双(4-羟基苯基)-2-苯基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-甲醛(0.525mmol)溶于3.60mL N,N-二甲基甲酰胺中，加入599mg碳酸铯(1.8375mmol)，常温下搅拌30分钟,然后加入346.6mg(3-溴丙基)氨基甲酸叔丁酯(1.444mmol)，抽真空通氮气，90℃加热反应9小时。冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯112mg(产率为81.2％)。

将150mg(3-(4-(2-(4-(3-((叔丁氧基羰基)氨基)丙氧基)苯基)-2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯]-4-基)-1-苯基乙烯基)苯氧基)丙基)氨基甲酸叔丁酯(0.192mmol)溶于15mL二氯甲烷中，通入氯化氢气体，常温下反应3小时，旋转蒸发除去有机溶剂。直接溶于3.4mL N,N-二甲基甲酰胺中，加入396mg碳酸钾(2.88mmol)，常温下搅拌30分钟，然后加入168mg溴乙酸叔丁酯(0.864mmol)，90℃加热反应9小时。冷却至常温后，旋转蒸发除去N,N-二甲基甲酰胺，加入水，然后加入乙酸乙酯萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯32mg(产率为48.2％)。

将67.5mg(((((2-(4'-甲酰基-[1,1'-联苯基]-4-基)-2-苯基乙烯基]-2',2,2',2'-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯(0.0645mmol)溶于3.20mL吡啶中，加入4.6mg丙二腈(0.071mmol)，然后加入0.09mL冰乙酸，常温下反应9小时。加入稀盐酸使吡啶成盐，加入乙酸乙酯进行萃取，收集有机相，将有机相用盐水洗涤，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析柱纯化，得到固体(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯60mg(产率为86.3％)。

2)将45mg(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯(0.0405mmol)溶于4.27mL二氯甲烷中，加入3.0mL三氟乙酸，常温下搅拌2小时。旋转蒸发除去有机溶剂，所的固体用乙醚沉淀多次纯化，得到固体2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸30mg(产率为84.3％)。

探针化合物的中间体以及最终的探针化合物表征与实施例1中的结果是相同的。

实施例4：荧光探针分散液的制备

取8.63mg固体探针化合物2,2',2”,2”'-(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯]-4-基)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))双(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮杂三亚甲基))四乙酸(实施例1中制备)溶于10mL二甲基亚砜(DMSO)中,制得荧光探针分散液(1.0mM)，然后在搅拌条件下将该溶液逐滴加入含有不同Zn²⁺浓度的羟乙基哌嗪乙硫磺酸(HEPES)缓冲液中，探针分子的最终浓度为10μM，DMSO最终含量为体积比1％。

实施例5：荧光探针的AIE荧光性质

本发明合成的荧光探针是由双氰基修饰四苯基乙烯基与亚氨基二乙酸两部分组成。其中四苯基乙烯基为荧光基团，两个亚氨基二乙酸为识别基团，首先，选取疏水的主体结构含有双氰基修饰四苯基乙烯基的化合物(((((2-(4'-(2,2-二氰基乙烯基)-[1,1'-联苯基]-4-基]-2,2',)-2-苯乙烯-1,1-二基)双(4,1-亚苯基))二(氧基))双(丙烷-3,1-二基))双(氮烷三基))四乙酸酯化合物(实施例1制备)来测试其AIE性质，结果如图8所示，随着水含量的逐渐升高，化合物的溶解性逐渐减弱，从而发生聚集，使其荧光显著增强，表明该结构化合物具有明显的AIE特性。

实施例6：荧光探针对水中的锌离子的荧光检测

以合成的荧光探针(实施例1制备)对HEPES缓冲液(50mM,pH 7.2)中的金属离子进行荧光检测分析。荧光探针用二甲基亚砜配成母液浓度为1.0mM，金属离子(银离子、钠离子、钾离子、三价铁离子、三价铬离子、钴离子、二价锰离子、镉离子、镍离子、锌离子)用水配成母液浓度为1.0mM；测试时将荧光探针稀释成最终浓度为10μM，金属离子浓度为10μM。具体操作为：取10μL探针分散液，10μL金属离子溶液加入到980μL HEPES缓冲液中，配制成1mL待测溶液，在摇床上搅拌5分钟，分别测其在365nm波长激发光激发下的荧光发射强度，结果如图9和图10所示。本发明荧光探针在锌离子存在时在615nm处具有明显的荧光发射，而在其他金属离子存在时几乎不发荧光，这是由于锌离子可以特异性的与两个亚氨基二乙酸识别基团络合，从而阻碍了探针分子内四苯基乙烯基的内旋转，在365nm的光激发下，激发态分子只能通过辐射衰变回到基态，从而使荧光显著增强，实现对锌离子的聚集诱导发光型荧光检测。

实施例7：荧光探针对水中的锌离子响应时间测试

以合成的荧光探针(实施例1制备)对HEPES缓冲液(50mM,pH 7.2)中的锌离子响应时间进行荧光检测。在配制好的探针溶液中加入锌离子水溶液后即开始记录荧光强度随时间的变化，测试时将荧光探针稀释成最终浓度为10μM，锌离子浓度为10μM，结果如图11和图12所示。本发明探针在1分钟之内即可达到荧光响应最高值，证明本探针可实现对锌离子的快速检测。

由上述实施例可见，本发明制备的荧光探针化合物是一种基于聚集诱导发光机理的锌离子荧光检测体系，且具有操作简便、响应速度快等优点。这种模式与传统的荧光探针相比，可极大地降低高浓度导致的聚集诱导淬灭等外部因素的影响，提高检测精度和准确性。本发明的检测体系使用方便、快捷，便于推广应用，有望用于化学、生物、环境等样品中锌离子的定量分析。

一种基于聚集诱导发光机理可快速检测锌离子的荧光探针及其制备方法与应用专利购买费用说明