一种高灵敏检测次氯酸根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高灵敏检测次氯酸根的荧光探针及其合成方法和应用，属于化学分析检测技术领域。本发明专利技术探针由醛基化苯并唑荧光团与羟胺通过脱水缩合得到，具有如下结构通式：

A highly sensitive fluorescent probe for the detection of hypochlorite and its synthesis and Application

The invention discloses a fluorescence probe with high sensitivity for detecting hypochlorite and a synthetic method and application thereof, belonging to the field of chemical analysis and detection technology. The probe is obtained by dehydration condensation of aldehydes benzoxazole fluorophores with hydroxylamine, and has the following general structure formula:

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏检测次氯酸根的荧光探针及其合成方法与应用
本专利技术属于化学分析检测
，具体涉及一种荧光法检测次氯酸根的分子探针及其制备方法和在检测次氯酸根方面的应用。
技术介绍
次氯酸根(ClO-)或次氯酸(HClO)是一种常用的消毒剂与氧化剂。而在生物体内又是一种非常重要活性氧，在很多生理过程和疾病中发挥着重要的作用。如，在人体炎症发生过程中，由骨髓过氧化物酶催化过氧化氢和氯离子产生的ClO-具有强大的杀菌功能。另一方面ClO-在人体内能的异常代谢能导致氧化氨基酸、蛋白质、胆固醇及核酸的氧化，从而使得这些重要生物分子的功能发生紊乱。因此，开发高灵敏、高选择检测次氯酸根的方法对人体健康状况的准确监测是非常必要的。传统的检测次氯酸根的方法有滴定法，电化学方法等。但这些方法一般操作繁琐，而且难以实现生物活性样品的原位检测。而利用分子探针荧光法检测次氯酸根具有样品处理简洁、测量速度快、能实现原位实时检测等优点，近年来得到了发展与利用。但目前开发的用于检测次氯酸根的探针分子存在一些缺陷，如灵敏度低，合成繁琐，制备成本高，反应机理复杂难以准确再现等(文献JinX.L.Sens.ActuatorsB.2016,232,300；FanJ.L.Analyst.2015,140,4594；Liao,Y-X.RSCAdv.,2015,5,18275；LiX.H.Sens.ActuatorsB.2017.247.609.)。因此，亟待开发性能优良的次氯酸根探针克服存在的上述问题。
技术实现思路
对于上述情况，本专利技术目的是提供一种新的易于制备、性能稳定的高灵敏检测次氯酸根的荧光探针，并提供该探针的合成方法，还在此基础开发出对次氯酸根进行高选择性和高灵敏度的检测方法。为实现本专利技术目的，本专利技术一方面利用次氯酸根具有较强的特殊氧化性，能氧化特殊的富电子的有机基团，设计一定结构的羟胺基团选择性的被次氯酸根氧化；另一方面醛基化的苯并唑具有优良的光谱特性，其醛基与羟胺缩合反应后，荧光能够被有效猝灭，而次氯酸根将羟胺氧化后，又能恢复其强荧光发射。基于此，设计了一种羟胺为响应基团，醛基化的苯并唑作为发光团的用于检测次氯酸根的荧光分子探针。所述检测次氯酸根的荧光分子探针，其特征在于，结构通式如下：其中，R1为S、O或NH；R2为SH、OH或NH2；n为1至18的整数；优选：R1为S或O；R2为SH或OH；n为1至6的整数，更优选：R1为S；R2为OH。n为1至4的整数。进一步优选为：其合成方法具体如下：将醛基化苯并唑与羟胺在有机溶剂中溶解，加入有机碱，回流反应，分离纯化后得到探针分子。其中，R1，R2n同上。所述有机溶剂为二氯甲烷、乙醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。有机碱为三乙胺，哌啶，吡啶中的一种或多种。上述方法中反应温度为溶剂回流温度。上述方法中反应时间为0.5-24h。优选其制备方法如下：将醛基苯并唑在乙醇中溶解后加入羟胺与三乙胺，回流反应2-8h，减压蒸馏除去溶剂后分离纯化得到探针分子化合物。化合物1合成方法如下：将醛基苯并噻唑在乙醇中溶解后加入羟胺与三乙胺，回流反应2h，减压蒸馏除去溶剂后分离纯化得到探针分子化合物1。反应流程如下：利用该分子探针对次氯酸根进行定性和定量测定，用于水体或生物体系中次氯酸根的检测。采用荧光法对次氯酸根进行检测，将所述分子探针溶解于水与二甲基亚砜的混合缓冲体系中，加入含不同浓度次氯酸根溶液，测试其在540nm处荧光强度，然后以溶液在540nm处荧光强度对次氯酸根的浓度作标准图，根据标准图，定量检测待测次氯酸根溶液含量。采用荧光法检测时，所述荧光分子探针对次氯酸根的检测浓度为0.5–1μmol·L-1，检测限为0.08μmol·L-1。本专利技术所述检测次氯酸根的分子探针的另一种应用方式为通过将细胞生物样品与所述分子探针培育，利用荧光成像的方法对细胞生物样品中的次氯酸根进行捡测。本专利技术所述荧光法检测次氯酸根的分子探针，优选采用醛基苯并噻唑与羟胺通过缩合反应合成得到，醛基苯并噻唑为荧光基团；羟胺为次氯酸根的响应基团。在本说明书的实施例中更详细地说明了该探针的合成和检测方法。将本专利技术荧光分子探针溶解于水与二甲基亚砜(DMSO)的混合缓冲溶液中，当加入次氯酸根后，次氯酸根能氧化羟胺基团，从而抑制-C＝N-键的扭转猝灭效应，使探针溶液荧光发射显著增强，室温下便可以对次氯酸根进行测试。本专利技术荧光法检测次氯酸根的分子探针具体特征如下：该荧光探针分子具有良好的稳定性和光学性质，反应前最大吸收波长为～350nm，无显著荧光发射；随着次氯酸根的加入，探针分子在紫外谱图在～410nm处出现了一个小的吸收峰，并在～540nm处呈现及强的荧光发射，观测到的黄色荧光。本专利技术优点：所述的探针分子原料易得，合成产率较高，达65％以上。光学性能稳定(探针溶液能在室内稳定存放三个月以上，其光谱性质保持不变)，灵敏度较高，对次氯酸根识别能力强，选择性好，且响应速度较快，响应范围为0.5–18μmol·L-1，检测限低(0.08μM，基于国际纯粹与应用化学联合会给出的3倍空白样品标准差的方法)，因此，该类型探针可用于水体及生物体系中次氯酸根的检测。附图说明图1为本专利技术合成的分子探针的核磁共振氢谱。图2为本专利技术10μmol·L-1分子探针在加入不同浓度次氯酸根后紫外吸收谱图，从a至m，次氯酸根浓度分别为0、0.5、1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20μmol·L-1，溶液体系为水与二甲基亚砜的混合缓冲溶液(H2O/DMSO＝9/1,v/v,10mMHEPES,pH7.4)，横坐标为波长，纵坐标为吸光度。图3为本专利技术10μmol·L-1分子探针在加入不同浓度次氯酸根后荧光发射光谱图，从a至m，次氯酸根浓度分别为0、0.5、1、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20μmol·L-1，横坐标为波长，纵坐标为荧光强度。图4为次氯酸根的浓度标准曲线图，即10μmol·L-1本专利技术分子探针，反应前后在540nm处荧光发射强度和次氯酸根浓度的线性关系；横坐标为次氯酸根的浓度，纵坐标为荧光发射强度值。图5为本专利技术分子探针对次氯酸根选择性；即10μM本专利技术分子探针，加入20μmol·L-1氧化活性物质(tBuOOH、Fe3+、H2O2、NO、1O2、·OH、·O2–、TBHP)后，在540nm处荧光发射强度值；横坐标为测试的物质，坐标为荧光发射强度值。图6为本专利技术分子探针检测Hela细胞内次氯酸根的成像图片。(A,B)分别是本专利技术荧光探针(10μmol·L-1)培养的HeLa的明场图片和荧光图片；(C,D)分别是本专利技术荧光探针(10μmol·L-1)和次氯酸根(20μmol·L-1)培养的Hela细胞的明场图片和荧光图片。标尺：50μm。具体实施方式以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。实施例1：本专利技术荧光分子探针的合成将羧基苯并噻唑(0.135g,0.5mmol)与羟胺(0.033g,1.0mmol)溶于乙醇(10mL)，加入三乙胺(0.101g,1.0mmol)后加热回流反应2h。待反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，柱层析住分离(洗脱剂为二氯甲烷/甲醇＝2/3的混合溶液)得到产物白色固体0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测次氯酸根的荧光分子探针，其特征在于，结构通式如下：

【技术特征摘要】
1.一种检测次氯酸根的荧光分子探针，其特征在于，结构通式如下：其中R1为S、O或NH；R2为SH、OH或NH2；n为1至18的整数。2.如权利要求1所述的检测次氯酸根的荧光分子探针，其特征在于，R1为S或O；R2为SH或OH；n为1至6的整数。3.如权利要求2所述的检测次氯酸根的荧光分子探针，其特征在于，R1为S；R2为OH；n为1至4的整数。4.如权利要求3所述的检测次氯酸根的荧光分子探针，其特征在于，荧光分子探针具体结构为：。5.合成如权利要求1所述的检测次氯酸根的荧光分子探针的方法，其特征在于，通过如下方法实现：I将具有通式I所示的醛基化苯并唑与羟胺在有机溶剂中溶解，加入有机碱，回流反应，分离纯化后得到探针分子；其中：R1为S、O或NH；R2为SH、OH或NH2；n为1至18的整数；所述有机溶剂为二氯甲烷、乙醇、四氢呋喃、二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种；有机碱为三乙胺，哌啶，吡啶中的一种或多种...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝远强，韦秀华，张银堂，朱旭，刘保霞，常竹，瞿鹏，徐茂田，
申请(专利权)人：商丘师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41