CN107141256A - 一种快速高选择性超灵敏硫化氢比率荧光探针及其制备方法 - Google Patents

一种快速高选择性超灵敏硫化氢比率荧光探针及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种快速高选择性超灵敏硫化氢比率荧光探针及其制备方法。具体地，本发明的探针为一种4‑羟基‑1,8‑萘酰亚胺类化合物，其可作为硫化氢比率荧光探针用于硫化氢的检测。这种探针可实现如下的技术效果中的至少一个：高选择性地识别硫化氢；可以快速对硫化氢实现响应；可以实现对硫化氢的高灵敏分析；可以实现对硫化氢的比率分析；性质稳定，可以长期保存使用；以及具有较强的抗干扰能力。

Description

一种快速高选择性超灵敏硫化氢比率荧光探针及其制备方法
技术领域
本发明涉及4-羟基-1,8-萘酰亚胺类化合物作为硫化氢比率荧光探针，能够迅速对硫化氢进行超灵敏选择性识别，或者其可测定样品中硫化氢的浓度。
背景技术
H2S尽管具有比较高的毒性和臭鸡蛋气味，但已被认为是继一氧化氮(NO)和一氧化碳(CO)之后的第三重要的气体信号分子。因此，发展检测硫化氢的方法具有重要的意义。近年来，基于荧光探针的设计以此来检测硫化氢受到了很多关注。许多研究已经发现，H2S在各种身体功能如血管生成、血管舒张、凋亡、炎症调节和神经调节中起着至关重要的作用。另一方面，一定量的H2S浓度在活细胞中可能会导致唐氏综合征、糖尿病、肝硬化和阿尔茨海默氏病等疾病。通过生理***研究发现，我们可以更好地了解H2S在生物学功能中的作用。因此，高灵敏和高选择性的检测H2S对我们来说是非常重要的。
鉴于此，发展能够有效检测特别是能够在生理水平条件下检测硫化氢的分析方法是极其重要和有意义的。现如今已报导的检测硫化氢的分析方法包括容量分析法、光学分析法、离子色谱法(ICP)、硫化氢选择电极法和在线分析法等方法。在这些众多的检测方法中比率荧光探针由于其特有的优点而成为研究人员关注的焦点。然而，目前报道的比率和荧光探针仍存在一些问题，包括选择性不够好、灵敏度不够高、响应速度不够快、合成复杂。总之，发展快速、高选择性、高灵敏度、合成简单的硫化氢比率荧光双通道探针是本领域技术人员急需解决的。
发明内容
本领域急需一种制备简单的快速高选择超灵敏的硫化氢比率荧光探针，从而能够有效检测硫化氢。为此，本发明合成了一类新颖的硫化氢比率荧光探针，其合成简单、选择性好、灵敏度高、能够快速识别硫化氢。具体而言，本发明提供了一种硫化氢比率荧光探针，其为4-羟基-1,8-萘酰亚胺类化合物，其结构如下：
优选的，本发明的比率荧光探针是：
本发明还提供了硫化氢比率荧光探针的制备方法，其是通过将对应于本发明探针的相应荧光团化合物4-羟基-1,8-萘酰亚胺在二氯甲烷(或二氯甲烷或四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜或它们的混合物)溶液中与2-碘甲基-苯甲酸反应制得。
本发明还提供了用于检测样本中硫化氢浓度的检测制剂，其包含本发明的探针。
本发明还提供了检测样本中硫化氢浓度的方法，其包括将本发明的探针与待测样本接触的步骤。
本发明还提供了在制备用于检测样本中硫化氢浓度的制剂中的用途。
本发明的硫化氢比率荧光探针可与硫化氢进行作用，产生荧光光谱的变化，从而实现对硫化氢的定量检测。
具体而言，本发明的硫化氢比率荧光探针分别与氯离子、溴离子、碘离子、硫酸根离子、醋酸根离子、半胱氨酸和人体内常见物质进行作用均不能导致探针荧光光谱的明显改变，从而实现对硫化氢的选择性识别，进而可任选地用于排除氯离子、溴离子、碘离子、硫酸根离子、醋酸根离子、半胱氨酸以及人体内其他常见物质的存在对硫化氢定量测定的干扰。
本发明的硫化氢比率荧光探针与硫化氢反应迅速，从而有利于对硫化氢的即时检测。
可选择地，本发明的硫化氢比率荧光探针的稳定性好，进而能够长期保存使用。
进一步的，本发明的硫化氢比率荧光探针是快速高灵敏性硫化氢比率荧光探针，且合成简单，有利于商业化的推广应用。
附图说明
图1是探针(5μM)加入硫化氢(0-150μM)后的荧光光谱及线性关系；
图2是探针(5μM)加入硫化氢(50μM)后荧光光谱随时间的变化图。
图3是不同离子(50μM)对探针(5μM)荧光强度的影响，分别为空白、硫化氢、氯离子、溴离子、碘离子、硫酸根离子、醋酸根离子、半胱氨酸柱状图代表的是不同分析物存在下探针在550nm与430nm的比率关系的比值。
具体实施方式：
本发明提供了上述快速高选择性超灵敏硫化氢比率荧光探针的合成路线、方法及其光谱性能。
本发明的硫化氢比率荧光探针是一类4-羟基-1,8-萘酰亚胺类化合物，其具有以下结构通式
上式中：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9为氢原子，直链或支链烷基，直链或支链烷氧基，磺酸基，酯基，羧基；R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9可以相同或不同。
该类硫化氢比率荧光探针的合成路线和方法如下：
具体地，本发明的比率荧光探针可以通过如下方法制备，将一定摩尔比(例如1:1～1:5)的荧光团化合物4-羟基-1,8-萘酰亚胺溶于二氯甲烷(或二氯甲烷或四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜或它们的混合物)中，加入一定比例的2-碘甲基-苯甲酸(例如1:1～1:5)，然后在合适的温度(例如25℃)下搅拌反应一段时间(例如3h)，减压条件下旋蒸干溶剂。如果要得到较纯的产品，可以将固体用二氯甲烷和石油醚的混合体系(例如2:1，v/v)进行柱色谱分离得到纯品。
因此，本发明还提供了4-羟基-1,8-萘酰亚胺在制备用于检测硫化氢的比率荧光探针中的用途。
本发明的快速高选择性超灵敏识别硫化氢比率荧光探针的显著特征是能够快速高选择性灵敏识别硫化氢以及在人体内的其他离子的存在下能够准确对硫化氢进行定量分析。
下面将通过借助以下实施例来更详细地说明本发明。以下实施例仅是说明性的，应该明白，本发明并不受下述实施例的限制。
实施例1
(方案1)将265mg(1毫摩尔)4-羟基-1,8-萘酰亚胺荧光团化合物溶于15mL二氯甲烷中，再加入272mg(1毫摩尔)2-碘甲基-苯甲酸，然后25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3:1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品300.6mg，产率为62％。
(方案2)将265mg(1毫摩尔)4-羟基-1,8-萘酰亚胺荧光团化合物溶于15mL二氯甲烷中，再加入330mg(1.2毫摩尔)2-碘甲基-苯甲酸，然在25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3:1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品330.7mg，产率为70％。
(方案3)将265mg(1毫摩尔)4-羟基-1,8-萘酰亚胺荧光团化合物溶于15mL二氯甲烷中，再加入400mg(1.5毫摩尔)2-碘甲基-苯甲酸，然在25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3:1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品400.7mg，产率为80％。
(方案4)将265mg(1毫摩尔)4-羟基-1,8-萘酰亚胺荧光团化合物溶于15mL二氯甲烷中，再加入544mg(2毫摩尔)2-碘甲基-苯甲酸，然在25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3:1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品450.7mg，产率为85％。
实施例2
图1是硫化氢比率荧光探针(5μM)加入硫化氢(0-150μM)后的荧光光谱变化图。从探针母液中取出50μL置于10mL的测试体系(乙醇：水＝5：5)中，配置多个平行样品。然后将不同浓度的硫化氢(从10毫摩尔的硫化氢母液中移取不同体积)加入到测试体系中，摇晃均匀后静置20分钟。用荧光分光光度计测试其荧光强度变化。从图中可以清晰的看出，随着加入硫化氢浓度的增加，溶液430nm处的荧光强度逐渐降低，550nm处的荧光强度逐渐增强。并且，由插图可以看出，550nm处的荧光强度与430nm处的比率关系与加入的硫化氢浓度呈现了良好的线性关系，这证明借助于该荧光探针能够对硫化氢进行定量分析。
实施例3
图2是硫化氢比率荧光探针(5μM)加入硫化氢(50μM)后荧光光谱随时间的变化图。从探针母液中取出50μL置于10mL的测试体系(乙醇：水＝5：5)中，然后将50μM的硫化氢(从10毫摩尔的硫化氢母液中移取25μL)加入到测试体系中，摇晃均匀后立即用荧光分光光度计测试其荧光强度变化，间隔一分钟扫描一次，连续检测40分钟。由图可以清楚地看到，当硫化氢加入后，经检测20min后荧光强度大致到达平台，这说明该探针与硫化氢反应迅速，能够为硫化氢的测定提供快速的分析方法。
实施例4
从探针母液中取出50μL置于10mL的测试体系(乙醇：水＝5：5)中，配置多个平行样品。然后将不同的相关离子50μM分别(从10mM相关离子母液中移取25μL)加入到测试体系中，摇晃均匀后静置20分钟。最后用荧光分光光度计测试其荧光强度变化。由图3所示，相对于氯离子、溴离子、碘离子、硫酸根离子、醋酸根离子、半胱氨酸均不能引起探针溶液荧光光谱的显著变化。此外，在定量分析硫化氢时也不受这些金属离子的干扰。
综上表明，该探针对硫化氢具有较高的选择性。
虽然用上述实施方式描述了本发明，应当理解的是，在不背离本发明的精神的前提下，本发明可进行进一步的修饰和变动，且这些修饰和变动均属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.化合物，其具有以下结构
其中：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9为独立地选自由氢原子、直链或支链烷基、直链或支链烷氧基、磺酸基、酯基和羟基组成的组；且其中的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9可以相同或不同。
2.根据权利要求1所述的化合物，其为如下结构的化合物：
3.用于检测样本中硫化氢含量的制剂，其包含具有以下结构的化合物：
其中：R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9为独立地选自由氢原子、直链或支链烷基、直链或支链烷氧基、磺酸基、酯基和羟基组成的组；且其中的R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9可以相同或不同。
4.根据权利要求3所述的制剂，其中所述的化合物是：
5.根据权利要求3所述的制剂，其中所述的样本是水或血液。
6.制备权利要求1或2的化合物的方法，其包括如下步骤：
将一定摩尔比的荧光团化合物4-羟基-1,8-萘酰亚胺溶于15mL二氯甲烷(或二氯甲烷或四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜或它们的混合物)溶液中加入一定比例的2-碘甲基-苯甲酸，在合适的温度下(例如25℃)搅拌反应直至反应进行完全，然后减压条件下旋蒸干有机溶剂，即得粗产品。最终采用柱色谱方法进行分离获得纯品。
7.根据权利要求6的方法，其中反应温度是15℃～80℃。
8.根据权利要求6的方法，其中荧光团化合物4-羟基-1,8-萘酰亚胺和2-碘甲基-苯甲酸的摩尔比为1：1至1：2。
9.荧光团化合物4-羟基-1,8-萘酰亚胺在制备权利要求1或2的硫化氢比率荧光探针中的用途。
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