一种硫醇荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种硫醇荧光探针及其制备方法和应用。该探针分子式为C29H20N4O9S2，具有如下所示结构：

【技术实现步骤摘要】
一种硫醇荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种硫醇荧光探针其制备方法和应用，属于活性硫探针的制备

技术介绍
活性硫物质(RSS)，包括小分子生物硫醇和气体硫化氢，是人体内起着重要生理作用的一类生物活性分子。半胱氨酸(Cys)、高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)是最常见的三种小分子生物硫醇，它们有着截然不同的生物和药理作用，同时相互之间又存在着密切联系。Cys是乙酰辅酶、牛磺酸和GSH的前体，同时还能与铁离子形成硫铁络合物。但异常水平的Cys通常会引起生长缓慢、嗜睡、肝功能损伤、肥胖等疾病。过高浓度的Hcy则可能诱导心血管病和阿尔茨海默氏症，在血浆中Hcy的总浓度还与某些先天性疾病和老年认知障碍有关。GSH是细胞中浓度最大的非蛋白硫醇(1-10mM)，以还原型(GSH)和氧化型(GSSG)两种形式存在。它参与了众多生理活动，例如氧化还原反应、异物代谢、信号传导与基因调控等，在细胞生长和维持细胞氧化还原平衡上起着关键作用。GSH还是一种抗氧化剂，可以保护巯基蛋白和酶免遭氧化，维持活性。然而，浓度异常的GSH往往与癌症、阿尔茨海默氏症和心血管等疾病有关。因此，发展能区分识别硫醇的荧光探针对研究生命体系中硫醇之间的生理联系和它们的生理功能意义重大，也有助于探索硫醇相关疾病的发生发展机制以及研究治疗相关疾病的药物。目前，主要通过分光光度法、电化学检测法、气相色谱法、液相色谱法等检测手段来检测硫醇。这些方法一般适用于检测水溶液和食品中的硫醇，并不适于生物环境的硫醇的检测，因为它们的检测灵敏度有限并且对生物样品具有破坏性。近年来，由于小分子有机荧光探针具有高选择性、高灵敏度、操作方便、无创性检测等优点，从而受到了包括生命科学、医学、药理学、分析化学等各个领域等广泛关注。特别是在分析检测生物样品中，荧光探针更能体现其优势。荧光探针能对生物样品中目标分子进行非侵入性成像检测，可以实时观察到荧光探针识别目标分子前后的光学信号变化，并且能将这些信号转换成具体的图片信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能快速检测硫醇的增强型荧光探针，并进一步提供了该探针的制备方法和应用。本专利技术采用以下技术方案：一种硫醇荧光探针，其分子式为C29H20N4O9S2，具有如下所示结构：本专利技术所述硫醇荧光探针，对硫醇的响应时间为2分钟左右。所述响应时间为：本专利技术的硫醇荧光探针作用于含有硫醇的水溶液，采用荧光光谱仪观察荧光光谱峰值达到稳定所需时间。本专利技术所述硫醇荧光探针，能抗Br-，AcO-，NO3-，PO43-，CO32-，SO42-，K+，Na+，Ca2+，Cu2+，Al3+，OH-，H2O2，O2-，BuO-，ONOO-，NO，HCO3-，HSO4-和苯并氨酸、丙氨酸、色氨酸、丝氨酸、天冬氨酸、异亮氨酸和组氨酸的干扰。特异性好。本专利技术所述硫醇荧光探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将溴代萘酸酐2.77g溶解于15ml乙醇中，随后加入1.09g正丁胺，加热至80℃回流，搅拌反应0.5小时，然后除去反应液中的乙醇得到化合物1，化合物1的结构式如下所示：(2)将996.6mg化合物1和587mgN-羟基邻苯二甲酰亚胺、622mg碳酸钾混合后用DMSO溶解，然后在80℃条件下反应6小时，反应完毕后，通过加盐酸调pH至产生沉淀，除去溶剂DMSO得到化合物2，化合物2的结构式如下所示：(3)将673mg化合物2和350mg乌洛托品混合后用三氟乙酸溶解，然后在90℃条件下反应6小时；反应完毕后，通过加氢氧化钠调pH至产生沉淀，除去溶剂三氟乙酸得到化合物3，化合物3的结构式如下所示：(4)将297mg化合物3和150mg2-氨基苯硫酚、380mg焦二亚硫酸钠混合后用DMF溶解，然后在140℃条件下反应2小时，反应完毕后，除去溶剂DMF得到化合物4，化合物4的结构式如下所示：(5)将100.5mg化合物4和73mg2，4-二硝基苯磺酰氯、28mg三乙胺混合后用DCM溶解，然后在室温条件下搅拌反应6小时，反应结束后，除去溶剂DCM，得到化合物5，化合物5即为本专利技术所述探针，化合物5的结构式如下所示：优选的，步骤(1)中正丁胺的加入方式为滴加；步骤(1)中采用抽滤方法除去反应液中的乙醇。优选的，步骤(2)在反应完毕后加盐酸调pH至产生大量沉淀，采用抽滤方法除去反应液中的DMSO。优选的，步骤(3)在反应完毕后加氢氧化钠调pH至产生大量沉淀，采用抽滤方法除去反应液中的CF3COOH。优选的，步骤(4)在反应完毕后采用抽滤方法除去反应液中的DMF。优选的，步骤(5)在反应完毕后用旋转蒸发仪除去二氯甲烷。优选的，步骤(5)得到所述化合物5后，即本专利技术所述探针，可以用硅胶层析柱以体积比为3:1的二氯甲烷与石油醚为洗脱剂进一步纯化。本专利技术所述探针的合成路线如下：。化合物5即为本专利技术所述探针。本专利技术制备的硫醇荧光探针的应用，是用于检测水环境中的硫醇和生物样品的硫醇。上述应用，具体的，包括：观察加入硫醇荧光探针前后待测水环境的荧光光谱的变化；荧光激发波长为455nm；或者，观察加入硫醇荧光探针前后待测生物环境的荧光成像图的变化。所述生物环境，可以是活细胞。所述荧光光谱的变化是指：荧光光谱中，在551nm处的荧光峰值的变化；如果551nm处峰值变大，则说明含有硫醇。优选的，采用荧光光谱仪观察荧光光谱。所述荧光成像图的变化是指：从观察到微弱荧光到观察到绿色色荧光。优选的，采用细胞成像显微镜观察荧光变化。上述应用，具体的，包括以下步骤：(1)将探针溶于DMF，制成探针母液；(2)将探针母液加入到待测液中；用荧光光谱仪测试待测液的荧光光谱，在551nm处的荧光峰值的变化；如果551nm处的荧光峰值变大，则说明含有硫醇；其中，荧光光谱仪激发波长为455nm；(3)将探针母液加入到生物样品中，用共聚焦显微镜，使用激发波长为405nm的光源激发，收集绿色通道的荧光；观察到微弱荧光变成较强绿色荧光，则说明含有硫醇。首先，水溶液中的硫醇可以引起荧光探针的荧光光谱变化，因此，可以通过观察荧光光谱仪中光谱的变化程度判断溶液中的硫醇含量，从而定量检测；其检测下限分别为4.21×10-7mol/L(Cys)，5.17×10-7mol/L(Hcy)，3.76×10-7mol/L(GSH)，2.22×10-7mol/L(H2S)。其次，通过共聚焦显微镜对孵育了荧光探针和不同硫醇的活细胞进行荧光成像，观察绿色通道荧光信号的变化以达到检测生物环境中的硫醇的目的。另外，利用本专利技术的探针，采用荧光光谱仪测试水溶液的硫醇时，在2分钟左右荧光光谱的峰值达到稳定；具备反应时间短的优势，实现了快速检测。本专利技术的优点：(1)探针合成简单，并且产率较高；(2)本专利技术实现了水溶液中不同硫醇的特异性和快速检测；(3)本专利技术实现了活细胞水平中不同硫醇的检测。附图说明图1是实施例1中化合物4的1HNMR图谱；图2是实施例1中化合物4的13CNMR图谱；图3是实施例1中探针化合物的1HNMR图谱；图4是实施例1中探针化合物的13CNMR图谱；图5是实施例2中探针化合物随不同量Cys的加入荧光谱图的变化情况；图中，Cys浓度依次为0、5、10、20、30、40、50、70、100、150、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种硫醇荧光探针，其特征在于，其分子式为C29H20N4O9S2，具有如下所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种硫醇荧光探针，其特征在于，其分子式为C29H20N4O9S2，具有如下所示结构：2.一种权利要求1所述硫醇荧光探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将溴代萘酸酐2.77g溶解于15ml乙醇中，随后加入1.09g正丁胺，加热至80℃回流，搅拌反应0.5小时，反应完毕后，除去反应液中的乙醇得到化合物1，化合物1的结构式如下所示：(2)将996.6mg化合物1和587mgN-羟基邻苯二甲酰亚胺、622mg碳酸钾混合后用DMSO溶解，然后在80℃条件下反应6小时，反应完毕后，通过加盐酸调pH至产生沉淀，除去溶剂DMSO得到化合物2，化合物2的结构式如下所示：(3)将673mg化合物2和350mg乌洛托品混合后用三氟乙酸溶解，...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟英，徐凯欣，何隆薇，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37