CN107290323B - 一种近红外荧光探针及其制备方法与应用技术 - Google Patents

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Abstract

本发明专利的技术领域属于分析化学中荧光探针传感技术领域，涉及一种新型的近红外荧光探针及其制备方法与在检测多硫化物中的应用。所述方法包括通过尼罗红衍生物与2‑氟‑4‑硝基苯甲酸反应得到所述探针分子。该探针制备方法简单、结构稳定，通过荧光分光光度计可用于高选择性、高灵敏度、快速地检测二硫化钠。该探针提供了一种新型的检测多硫化物的方法，具有很好的应用前景。

Description

一种近红外荧光探针及其制备方法与应用技术
技术领域
本发明涉及分析化学中的荧光探针传感技术领域，涉及一种检测多硫化物的近红外荧光探针及其制备方法与应用技术。
背景技术
随着工农业的发展，多硫化物的大量使用如：作为聚合终止剂，制革工业中的脱毛剂，农业上用作杀虫剂，石油炼制助剂等。其对环境的影响问题不容小觑，因此，对多硫化物的定性定量检测十分重要。
另外，活性含硫化合物包括硫化氢、过硫化氢、巯基氨基酸等在细胞新陈代谢过程中扮演着十分重要的作用(蛋白质的功能、氧化还原信号传递等)。作为其中一种重要的信号分子，硫化氢被认为是生物***中第三类气体递质，过高或过低的硫化氢含量会影响中枢神经***，它与许多重大疾病相关，例如：唐氏综合症、阿尔茨海默病等。然而，近期研究表明，细胞内信号传递可能是通过多硫化氢(由生物活性氧氧化硫化氢产生)与硫化氢共同作用下实现的，并且，多硫化氢能够比硫化氢更高效地激活肿瘤抑制，离子通道，转录因子以及具有更高效的硫化作用。然而，对于多硫化氢在生物功能方面的研究尚处于初期阶段，还有很多的问题迫切地需要解决。传统的测定多硫化的定方法主要是依赖气质联用法，该方法虽然能够测定多硫化氢，但是也存在一定的缺陷，例如选择性差、样品制备复杂、操作复杂、仪器成本昂贵、耗时、不易普及应用。因此，开发一种能够有效、准确、便捷地检测多硫化氢的方法显得尤为重要，它不仅具有环境监测的重要意义，而且对一些重大疾病的初期临床诊断具有十分重要的意义。
本发明涉及一种检测多硫化物的近红外荧光探针及其制备方法与应用技术。我们通过尼罗红衍生物与2-氟-4-硝基苯甲酸和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶反应，设计了这种新型的近红外荧光探针。该探针在检测多硫化氢上体现了其高选择性，高灵敏度，快速检测的优点。另外，近红外荧光在进行生物组织或细胞检测时对生物机体损伤小。同时，生物组织对近红外区荧光的吸收最少，近红外光可以穿透生物组织的距离大，可以对深层的组织和器官进行探测和成像。因此，该探针具有潜在的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种近红外荧光探针以及探针的制备方法与在检测多硫化物中的应用。
根据本发明，所述通过带羟基的尼罗红衍生物与2-氟-4-硝基苯甲酸反应得到探针分子，其合成步骤具体包括：(1)在冰浴下，5-二乙胺基-2-亚硝基苯酚盐酸盐和1，6-二羟基萘溶于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，氩气保护下搅拌反应，最终得到一种带羟基的尼罗红衍生物；(2)将步骤(1)中得到的尼罗红衍生物与2-氟-4-硝基苯甲酸和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶于二氯甲烷中，再加入适量的催化剂，室温下搅拌反应，经过分离提纯，最终得到所述的近红外荧光探针。
与现有技术相比本专利技术具有以下优点：
1.选择性好，抗干扰能力强；
2.灵敏度高，能够实现对微量目标物的检测；
3.快速响应，可实现快速检测；
3.合成简单，检测方便；
4.近红外光检测，对生物体损伤小，具有潜在应用前景。
附图说明
图1为探针检测二硫化钠的荧光滴定图
图2为探针检测多硫化物的响应时间荧光光谱图
图3为探针的pH优化荧光光谱图
图4为探针的选择性实验荧光光谱图
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
实施例1
在冰浴下，取5-二乙胺基-2-亚硝基苯酚盐酸盐(0.5g，2.6mmol)和1，6-二羟基萘(0.41g，2.6mmol)溶于8mL的N,N-二甲基甲酰胺中，氩气保护下140℃回流反应5小时，反应结束，待反应液冷却至室温，加入100mL的H2O，二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，旋干，通过层析柱分离提纯，最终得到带羟基的尼罗红衍生物。将该尼罗红衍生物(110mg，0.33mmol)与2-氟-4-硝基苯甲酸(74mg，0.4mmol)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(126mg，0.66mmol)溶于10mL的二氯甲烷中，再加入催化剂4-二甲氨基吡啶(40mg，0.33mmol)，然后室温下搅拌反应，反应结束，将反应液倒入40mL的水中，二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，旋干，通过层析柱分离提纯最终得到最终产物，即本发明所述的近红外荧光探针。
实施例2
在冰浴下，取5-二乙胺基-2-亚硝基苯酚盐酸盐(1.15g，6.0mmol)和1，6-二羟基萘(0.82g，5.2mmol)溶于12mL的N,N-二甲基甲酰胺中，氩气保护下140℃回流反应8小时，反应结束，待反应液冷却至室温，加入100mL的H2O，二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，旋干，通过层析柱分离提纯，最终得到带羟基的尼罗红衍生物。将该尼罗红衍生物(330mg，0.99mmol)与2-氟-4-硝基苯甲酸(370mg，2.0mmol)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(530mg，3.3mmol)溶于20mL的二氯甲烷中，再加入催化剂4-二甲氨基吡啶(50mg，0.39mmol)，然后室温下搅拌反应，反应结束，将反应液倒入50mL的水中，二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，旋干，通过层析柱分离提纯最终得到最终产物，即本发明所述的近红外荧光探针。
实施例3
在冰浴下，取5-二乙胺基-2-亚硝基苯酚盐酸盐(0.5g，2.6mmol)和1，6-二羟基萘(0.41g，2.6mmol)溶于8mL的N,N-二甲基甲酰胺中，氩气保护下140℃回流反应3小时，反应结束，待反应液冷却至室温，加入100mL的H2O，二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，旋干，通过层析柱分离提纯，最终得到带羟基的尼罗红衍生物。将该尼罗红衍生物(110mg，0.33mmol)与2-氟-4-硝基苯甲酸(74mg，0.4mmol)和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(126mg，0.66mmol)溶于10mL的二氯甲烷中，再加入催化剂4-二甲氨基吡啶(20mg，0.17mmol)，然后室温下搅拌反应，反应结束，将反应液倒入40mL的水中，二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥，旋干，通过层析柱分离提纯最终得到最终产物，即本发明所述的近红外荧光探针。
通过TLC监测得知实施例1～3中得到的探针是同一种物质，通过核磁表征，证明该探针的成功制备，表征数据如下：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ9.10-9.07(q,1H),8.56-8.52(m,2H),8.42(d,J＝8.0Hz,1H),7.60(d,J＝8.0Hz,1H),7.54-7.51(q,1H),7.45(t,J＝9.2Hz,1H),6.70-6.67(q,1H),6.49(d,J＝2.8Hz,1H),6.41(s,1H),3.51-3.46(q,4H),1.27(t,J＝7.2Hz,6H).13C NMR(100MHz,CDCl3)δ182.6,166.9,164.1,160.3,152.5,151.1,147.0,138.8,133.9,131.4,130.5,130.3,130.0,128.7,127.9,125.0,123.1,118.9,118.7,116.3,110.0,105.6,96.3,45.2,12.6.
应用实例1：如图1，探针检测二硫化钠的荧光滴定图。在二甲基亚砜与水的混合溶液中加入探针(5μM)，在波长550nm的光激发下探针本身的荧光非常弱。当探针与二硫化钠响应之后，在近红外区655nm处的荧光强度增强，并随着二硫化钠浓度的增加荧光强度也随之不断的增加，呈良好的线性关系。证明该探针可以很好的应用于二硫化钠的检测。
应用实例2：如图2，探针检测二硫化钠的响应时间荧光谱图。在二甲基亚砜与水的混合溶液中加入探针(5μM),在波长550nm的光激发下探针本身的荧光非常弱，但加入二硫化钠之后，在近红外区655nm处的荧光强度开始逐渐增强，并在6分钟之内完全响应，荧光强度不再变化。以此证明该探针具有实现快速检测二硫化钠的性能。
应用实例3：如图3，探针的pH优化荧光谱图。在二甲基亚砜与水的混合溶液(调节pH,使其溶液的pH值分别为3～10)中加入探针(5μM)和目标物二硫化钠，保持其他的测试条件不变，测得不同pH下探针响应二硫化钠的情况，由图可知，pH＝5～10之间探针均能保持很好的稳定性，能很好地响应二硫化钠。
应用实例4：如图4，探针的选择性实验荧光光谱图。在相同的测试体系和测试条件下分别加入不同的干扰物(1～29分别为：探针本身、HCO3 -、Br-、HPO4 2-、I-、NO3 -、NO2 -、H2PO4 -、Ac-、K+、Thr、Mg2+、Zn2+、Pro、SO4 2-、Gly、Ca2+、Na+、Trp、Arg、Ala、Na2S2O3、Hcy、SO3 2-、GSH、Cys、S2-、HS-、Na2S2)。实验结果证明，探针的选择性非常好，探针不与这些干扰物响应，荧光强度几乎不变。只有当溶液中存在二硫化钠时，探针才与其快速响应，并且表现出近红外区655nm处的荧光强度极大增强。体现出了该探针对检测二硫化钠的高选择性。

Claims (6)

1.一种近红外荧光探针，其特征在于，其分子结构式为：
Figure FDA0002280847830000011
2.一种根据权利要求1所述的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于制备过程包括如下步骤：
a：在冰浴下5-二乙胺基-2-亚硝基苯酚盐酸盐和1，6-二羟基萘溶于N,N-二甲基甲酰胺溶剂，氩气保护下回流反应一定的时间，分离提纯最终得到一种带羟基的尼罗红衍生物；
b：将步骤a中得到的尼罗红衍生物与2-氟-4-硝基苯甲酸和1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐溶于二氯甲烷中，再加入适量的催化剂，室温下搅拌反应，分离提纯最终得到权利要求1所述的近红外荧光探针。
3.一种根据权利要求2所述的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤b中所述的催化剂为4-二甲氨基吡啶。
4.根据权利要求1所述的近红外荧光探针在检测多硫化物中的应用。
5.根据权利要求4所述的近红外荧光探针在检测多硫化物中的应用，其特征在于，检测时所选用激发光的波长在520nm～580nm之间，收集发射光的波长在630nm～660nm之间。
6.根据权利要求4所述的近红外荧光探针在检测多硫化物中的应用，其特征在于，检测时所选用的溶剂体系为二甲基亚砜与水的混合溶液。
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