一种快速检测半胱氨酸的荧光探针及其合成方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种快速检测半胱氨酸的荧光探针及其合成方法与应用，荧光探针的结构式为：

【技术实现步骤摘要】
一种快速检测半胱氨酸的荧光探针及其合成方法与应用
本专利技术涉及化学分析检测
，具体涉及一种快速检测半胱氨酸的荧光探针及其合成方法与应用。
技术介绍
硫醇是生物体内重要的活性硫物种之一。细胞内的常见硫醇化合物包括半胱氨酸(Cys)，高半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)，它们具有重要的生物学意义。其中，半胱氨酸是构成生命体各个组织的重要分子，是细胞生长中不可或缺的重要物质。其缺乏症包括发育迟缓、毛发枯黄、水肿、嗜睡、肝损伤、肌无力、体重下降、皮肤病变和体质变差等。由于半胱氨酸在生命体中有重要作用，研究对其高选择性、高灵敏度、快速的检测方法就显得尤为重要。荧光探针具有高选择性、高灵敏度、快速响应、易于制备等优点，不仅可以用于环境检测，也可以用于体内检测，关于荧光探针的报导已成为化学探针设计中的热点。文献报导的硫醇类荧光探针大多是基于硫醇催化的迈克尔加成，醛基环化，二硫化物和磺胺类化合物的裂解反应和探针-Cu(II)络合物的脱金属反应进行的。其中，以金属络合物检测小分子是构建小分子荧光探针的一种重要途径。金属络合物作为一个整体，既是分子接收器也是信号报告器。小分子对金属具有极强的络合作用，会从络合物中夺出金属并与其组成小分子-金属络合物，引起光谱信号的改变。这种方法克服了小分子的水合作用，使检测可以在水溶液体系中进行。目前，已有通过硫醇夺取络合物中的金属引起的荧光增强作为一个组合系统用于检测硫醇，但是普遍选择性不佳，且不能定量测量硫醇。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种快速检测半胱氨酸的荧光探针及其合成方法与应用，该荧光探针通过半胱氨酸夺取希夫碱络合物中的铜离子，希夫碱结构容易发生水解反应，从而引起化学结构和光谱性质的变化，就能够高选择性定量检测半胱氨酸，该荧光探针与Cu2+的络合形成的a-Cu(II)络合物可以排除其他硫醇如高半胱氨酸、谷胱甘肽的干扰专一性检测半胱氨酸，对半胱氨酸有极强的选择性，抗干扰性能强，且该探针a-Cu(II)络合物还具有良好的生物相容性，在活体细胞中仍具有检测Cys的潜力，可以在生物体内快速、高选择性地检测半胱氨酸；其合成方法简单，易操作实施。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。(一)一种快速检测半胱氨酸的荧光探针，所述荧光探针的结构式为：优选的，所述荧光探针包括以下原料：间二乙胺基苯酚、邻苯二甲酸酐、甲苯、2，4-二羟基苯甲醛、甲磺酸、水、邻氨基苯酚和乙醇。优选的，所述荧光探针包括以下重量份的原料：间二乙胺基苯酚8-8.5份、邻苯二甲酸酐9-10份、甲苯30-40份、2，4-二羟基苯甲醛0.060-0.072份、甲磺酸3-7份、水15-25份、邻氨基苯酚0.05-0.06份和乙醇8-12份。进一步优选的，所述荧光探针包括以下重量份的原料：间二乙胺基苯酚8.25份、邻苯二甲酸酐9.5份、甲苯35份、2，4-二羟基苯甲醛0.066份、甲磺酸5份、水20份、邻氨基苯酚0.0546份和乙醇10份。(二)一种快速检测半胱氨酸的荧光探针的合成方法，包括以下步骤：步骤1，将间二乙胺基苯酚、邻苯二甲酸酐、甲苯混合，升温反应，得紫红色固体；对所述紫红色固体进行抽滤、洗涤、重结晶，得淡粉色固体化合物1；步骤2，将所述淡粉色固体化合物1与2，4-二羟基苯甲醛、甲磺酸混合，反应，冷却至室温，得冷却液；向所述冷却液中加入水，并调节pH至7.5-8.5，得紫红色固体；对所述紫红色固体进行抽滤、纯化，得淡粉色固体化合物2；步骤3，将所述淡粉色固体化合物2与邻氨基苯酚、乙醇混合，回流反应，冷却至室温，抽滤、纯化，得深紫色固体荧光探针。优选的，步骤1中，所述升温反应为先升温至80℃反应10h，再升温至90℃反应5h，接着升温至100℃反应2h，最后升温至110℃反应1h。优选的，步骤1中，所述抽滤的压力为33-66KPa，抽滤的时间为3-5min。优选的，步骤1中，所述洗涤采用甲醇进行洗涤。优选的，步骤1中，所述重结晶采用正丁醇进行重结晶。优选的，步骤2中，所述反应的温度为85-95℃，反应的时间为0.8-1.2h。优选的，步骤2中，所述水的温度为0℃。优选的，步骤2中，所述调节pH采用质量分数为25-28％的氨水调节。优选的，步骤2中，所述抽滤的压力为33-66KPa，抽滤的时间为3-5min。优选的，步骤2中，所述纯化采用二氯甲烷和甲醇作为洗脱剂进行柱层析洗脱纯化。优选的，步骤3中，所述回流反应的温度为80-85℃，回流反应的时间为4.5-5.5h。优选的，步骤3中，所述抽滤的压力为33-66KPa，抽滤的时间为3-5min。优选的，步骤3中，所述纯化采用二氯甲烷和甲醇作为洗脱剂进行柱层析洗脱纯化。(三)一种快速检测半胱氨酸的荧光探针在定量检测半胱氨酸中的应用。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术通过半胱氨酸夺取希夫碱络合物中的铜离子，希夫碱结构容易发生水解反应，从而引起化学结构和光谱性质的变化，就能够高选择性定量检测半胱氨酸。荧光探针a以淡粉色固体化合物2为荧光团，以希夫碱为识别基团。淡粉色固体化合物2是罗丹明与荧光素杂化荧光团，兼具二者的特点，能够改善原有荧光团的性质使其发射波长位于可见光区，淡粉色固体化合物2再与邻氨基苯酚发生加成-消去反应生成希夫碱结构的荧光探针a。荧光探针a提供希夫碱氮原子和酚羟基与铜离子络合，引起荧光猝灭并锁定希夫碱结构防止水解反应的进行。而半胱氨酸可以自a-Cu(II)络合物中将铜离子夺出，恢复探针原有的希夫碱结构，希夫碱易于发生水解反应，水解生成荧光团2，就达到了检测半胱氨酸的目的。(2)本专利技术还通过1HNMR、高分辨质谱、水解速率曲线和Cu2+引起的荧光猝灭图谱证明预测的荧光探针a脱络合-水解机理的正确性。(3)本专利技术通过设计对比化合物b，结果表明，没有了酚羟基，即使加入铜离子和其他金属离子，化合物b也不会发生荧光猝灭，并在水溶液中水解为半罗丹明半荧光素荧光团，荧光增强，证明酚羟基在络合铜离子中的具有重要作用。(4)本专利技术确定了探针a-Cu(II)络合物检测Cys的最佳pH为7.4，能在15min内快速、实时检测Cys，且可以排除其他硫醇如高半胱氨酸、谷胱甘肽的干扰专一性检测半胱氨酸，对半胱氨酸有极强的选择性，抗干扰性能强。而且该探针a-Cu(II)络合物还具有良好的生物相容性，在活体细胞中仍具有检测Cys的潜力，可以在生物体内快速、高选择性地检测半胱氨酸。附图说明下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。图1为核磁共振图谱；其中，图1-1为淡粉色固体化合物1的氢谱图；图1-2为淡粉色固体化合物2的氢谱图；图1-3为淡粉色固体化合物2的碳谱图；图1-4为淡粉色固体化合物2的电喷雾离子化-高分辨质谱图；图1-5为淡粉色固体化合物2的傅立叶变换红外光谱图；图1-6为荧光探针a的氢谱图；图1-7为荧光探针a的碳谱图；图1-8为荧光探针a的电喷雾离子化-高分辨质谱图；图1-9为荧光探针a的傅立叶变换红外光谱图；图1-10为化合物b的氢谱图；图1-11为化合物b的碳谱图；图1-12为化合物b的电喷雾离子化-高分辨质谱图；图1-13为化合物b的傅立叶变换红外光谱图；图2为荧光探针a的设计及识别机理；图3为荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速检测半胱氨酸的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种快速检测半胱氨酸的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针的结构式为：2.根据权利要求1所述的快速检测半胱氨酸的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针包括以下原料：间二乙胺基苯酚、邻苯二甲酸酐、甲苯、2，4-二羟基苯甲醛、甲磺酸、水、邻氨基苯酚和乙醇。3.根据权利要求2所述的快速检测半胱氨酸的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针包括以下重量份的原料：间二乙胺基苯酚8-8.5份、邻苯二甲酸酐9-10份、甲苯30-40份、2，4-二羟基苯甲醛0.060-0.072份、甲磺酸3-7份、水15-25份、邻氨基苯酚0.05-0.06份和乙醇8-12份。4.根据权利要求3所述的快速检测半胱氨酸的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针包括以下重量份的原料：间二乙胺基苯酚8.25份、邻苯二甲酸酐9.5份、甲苯35份、2，4-二羟基苯甲醛0.066份、甲磺酸5份、水20份、邻氨基苯酚0.0546份和乙醇10份。5.一种快速检测半胱氨酸的荧光探针的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将间二乙胺基苯酚、邻苯二甲酸酐、甲苯混合，升温反应，得紫红色固体；对所述紫红色固体进行抽滤、洗涤、重结晶，得淡粉色固体化合物1；步骤2，将所述淡粉色固体化合物1与2，...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭梦姣，
申请(专利权)人：陕西工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：陕西,61