一种二氧化硫-甲醛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二氧化硫‑甲醛荧光探针及其制备方法和应用。该探针分子式为C37H41N4O4

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种二氧化硫-甲醛荧光探针其制备方法和应用，属于二氧化硫-甲醛探针的制备

技术介绍
二氧化硫，常温下为无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，是一种主要的大气污染物。用于生产硫以及作为杀虫剂、杀菌剂、漂白剂和还原剂。在大气中，二氧化硫会氧化而成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。大气中二氧化硫浓度在0.5ppm以上对人体已有潜在影响；在1～3ppm时多数人开始感到刺激；在400～500ppm时人会出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。二氧化硫与大气中的烟尘有协同作用。当大气中二氧化硫浓度为0.21ppm，烟尘浓度大于0.3mg/L，可使呼吸道疾病发病率增高，慢性病患者的病情迅速恶化。动物体易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。甲醛又称蚁醛。无色气体，有特殊的刺激气味，对人眼、鼻等有刺激作用。易溶于水和乙醇。水溶液的浓度通常是40％，称做甲醛水，俗称福尔马林(formalin)，是有刺激气味的无色液体。有强还原作用，特别是在碱性溶液中。甲醛可由甲醇在银、铜等金属催化下脱氢或氧化制得，也可由烃类氧化产物分出。用作农药和消毒剂，制酚醛树脂、脲醛树脂、维纶、乌洛托品、季戊四醇和染料等的原料。甲醛的主要危害表现为对皮肤黏膜的刺激作用，甲醛是原浆毒物质，能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛。皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死，吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘。新装修的房间甲醛含量较高，是众多疾病的主要诱因。因此，设计并合成特异性好、灵敏度高、并具有良好的生物相容性的荧光探针，能够实时准确地对生物体内的二氧化硫和甲醛浓度进行检测和成像对于疾病的预防、诊断、检测、治疗以及病理生理的深入研究都具有重要的指导意义。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、传感器等检测手段来检测二氧化硫及甲醛。这些方法一般适用于检测水溶液和食品中的二氧化硫及甲醛，并不适于生物环境中的二氧化硫及甲醛的检测，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，小分子有机荧光探针受到科学界的广泛关注，它与特定目标分析物发生作用后，荧光信号会发生变化，以达到检测目的。利用荧光探针的荧光分析法具有特异选择性、高灵敏度、响应时间快等特征，并且对细胞内目标分子进行非侵入性成像检测可以实时在线，形象具体地观察到信号变化。所以，专利技术能快速检测、易观查信号变化的二氧化硫及甲醛荧光探针是非常有必要的。
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二氧化硫及甲醛的比值型荧光探针，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：一种二氧化硫-甲醛荧光探针，其分子式为C37H41N4O4+，具有如下所示结构：所述二氧化硫-甲醛荧光探针，其对二氧化硫的响应时间为1.5分钟左右，对甲醛的响应时间为4分钟左右。所述响应时间为：本专利技术的二氧化硫-甲醛荧光探针作用于含有二氧化硫或二氧化硫和甲醛的水溶液，采用荧光光谱仪观察荧光光谱峰值达到稳定所需时间。所述二氧化硫-甲醛荧光探针，对于SO2检测，其能抗AcO-，C2O42-，HCO3-，HPO42-，N3-，S2-，SCN-，SO42-，F-，Cl-，Br-，I-，NO-，NO，NO2-，NO3-，HClO，H2O2，O2-，Cys，Hcy，GsH的干扰；对于甲醛检测，其能抗乙醛，丙醛，丁醛，异戊醛，3-甲基-2-丁烯醛，2-乙基丁醛，2-乙基丙烯醛，丙酮，乙酰丙酮，乙醛酸，K+，Ca2+，Na+，Al3+，Zn2+，Fe3+，Cu2+，NO-，NO，NO2-，NO3-，HClO，H2O2，O2-的干扰。一种二氧化硫-甲醛荧光探针的制备方法，它包括以下步骤：(1)将4-二乙氨基水杨醛580mg与1-(4-哌嗪-1-基-苯基)乙酮613mg溶解于浓H2SO4中，加热至90℃回流，搅拌反应过夜；然后将反应液倒入冰水中，加入HClO4至产生大量沉淀，抽滤得到粗产品，并用硅胶层析柱纯化得到纯净化合物2；所述化合物2的结构式如下所示：优选的高氯酸的加入方式为滴加；优选的采用减压抽滤方式除去反应液中的水；(2)取0.1mmol化合物2和0.1mmol二乙氨基香豆素酸、0.15mmolEDCI、0.25mmolHOBT混合后用二氯甲烷溶解，然后在常温和搅拌条件下反应6小时以上；反应完毕后，通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去反应液中的溶剂得到粗产品，并用硅胶层析柱纯化得到目标探针化合物。所述步骤(1)中硅胶层析柱层析所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比50：1组成。所述步骤(2)中二乙氨基香豆素酸，在使用前用硅胶层析柱纯化，所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比25：1组成。所述步骤(2)中硅胶层析柱层析所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比10：1组成。本专利技术所述探针的合成路线如下：化合物4即为本专利技术探针。本专利技术制备的二氧化硫-甲醛荧光探针的应用，其特征在于，用于检测水环境中的二氧化硫-甲醛和生物样品的二氧化硫-甲醛。上述应用，具体的，包括：观察加入二氧化硫及甲醛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420nm；或者，在365nm光源照射下，用肉眼观察加入二氧化硫及甲醛荧光探针前后待测水环境的荧光变化；或者，观察加入二氧化硫及甲醛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485nm和637nm处的荧光峰值的变化；如果485nm处峰值变大，且637nm处峰值变小，则说明含有二氧化硫；如果之后又有485nm处峰值变小，且637nm处峰值变大，则说明含有二氧化硫和甲醛。优选的，采用荧光光谱仪观察荧光光谱。所述荧光变化是指：在365nm光源照射下，荧光由红色荧光变为蓝色荧光又变为红色荧光；所述荧光成像图的变化是指：从观察到红色荧光到蓝色荧光再到观察到红色荧光。优选的，采用荧光光谱仪观察荧光光谱。上述应用，具体的，包括以下步骤：(1)将探针化合物溶于甲醇，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485nm和637nm处的荧光峰值的变化；如果485nm处峰值变大，且637nm处峰值变小，则说明含有二氧化硫；如果之后又有485nm处峰值变小，且637nm处峰值变大，则说明含有二氧化硫和甲醛；其中，荧光光谱仪激发波长为420nm；或者，在365nm光源照射下，待测液的荧光由红色荧光变为蓝色荧光又变为红色荧光，则说明含有二氧化硫和甲醛；将探针母液加入到生物样品中，用共聚焦显微镜，收集425-475nm范围的荧光，观察到蓝色荧光，则说明含有二氧化硫；使用激发波长为405nm的光源激发，收集550-580nm范围的荧光；观察到红色荧光，则说明含有二氧化硫和甲醛。首先，水溶液中的二氧化硫及甲醛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二氧化硫及甲醛含量，从而定量检测；其检测下限为7.7×10-7mol/L。其次，通过共聚焦显微镜对孵育了荧光探针和二氧化硫的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二氧化硫‑甲醛荧光探针，其特征在于，其分子式为C37H41N4O4+，具有如下所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种二氧化硫-甲醛荧光探针，其特征在于，其分子式为C37H41N4O4+，具有如下所示结构：2.一种权利要求1所述的二氧化硫-甲醛荧光探针的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)将4-二乙氨基水杨醛580mg与1-(4-哌嗪-1-基-苯基)乙酮613mg溶解于浓H2SO4中，加热至90℃回流，搅拌反应过夜；然后将反应液倒入冰水中，加入HClO4至产生大量沉淀，抽滤得到粗产品，并用硅胶层析柱纯化得到纯净化合物2；所述化合物2的结构式如下所示：(2)取0.1mmol化合物2和0.1mmol二乙氨基香豆素酸、0.15mmolEDCI、0.25mmolHOBT混合后用二氯甲烷溶解，然后在常温和搅拌条件下反应6小时以上；反应完毕后，通过旋转蒸发仪减压蒸馏...

【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