一种过氧化氢荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种过氧化氢荧光探针及其制备方法和应用，该过氧化氢荧光探针具有式(1)中的化学结构式：

A hydrogen peroxide fluorescence probe and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种过氧化氢荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术属于化学分析检测
，尤其涉及种过氧化氢荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
过氧化氢(H2O2)是一种重要的生理活性氧分子，研究表明过氧化氢的非正常水平与多种疾病相关，如炎症性疾病、心血管疾病、神经组织退化疾病和癌症。但研究发现过氧化氢的非正常水平也与许多疾病有关。因此，开发一种简单可靠的方法检测过氧化氢的对相关疾病的诊断及病理机制的研究有着重要的意义。基于分子探针的荧光法检法具有样品处理简洁、成本低廉及操作简便快速等优点，近年来得到了发展与利用。而目前报道的用于过氧化氢检测的荧光探针分子大部分存在合成复杂、响应慢、需要使用有机溶剂、斯托克斯位移值小(RenM,AnalyticalChemistry,2017,89,552；ChanJ,NatureChemistry,2012,4,973.)等问题。因此亟待开发易于合成、成本低、水溶性好荧光探针分子来实现对过氧化氢的高效快速检测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服以上
技术介绍
中提到的不足和缺陷，提供一种新的易于制备、性能稳好的荧光分子探针及其制备方法的合成方法，还在此基础开发出对过氧化氢进行有效的检测方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种过氧化氢荧光探针，其具有式(1)中的化学结构式：本技术方案为实现本专利技术目的，设计了一种新型的、具有特殊结构及光谱性质的荧光探针分子，具备式(1)结构的探针分子能够抑制分子内电荷的转移效应，使得该荧光探针分子在单独存在时几乎不具有任何荧光发射特性；同时，利用过氧化氢可以特异性地与探针分子中的苯硼酸识别单元反应，释放出具有强荧光发射的物质的特点，在设计过程中在该荧光探针分子引入了苯硼酸基团作为过氧化氢的响应基团，采用荧光法检测过氧化氢时，分子探针溶解于水的磷酸缓冲溶液中，当加入过氧化氢后，过氧化氢能与探针的苯硼酸基团反应，使与酚羟基相连的亚甲基苯硼酸脱除，从而释放出具有强荧光发射的荧光团，且荧光强度随着过氧化氢浓度的增加不断增大，荧光发射在475nm处。该过氧化氢荧光探针具有良好的稳定性和光学性质以及较大的斯托克斯位移值，光学性能稳定、水溶性好，同时具有高选择性和高灵敏度，对过氧化氢识别能力强，且响应速度较快(反应耗时小于5分钟)，响应范围为0～60μmol·L-1，检测限低(3.8nmol·L-1)。基于同一技术构思，本专利技术还提供一种上述过氧化氢荧光探针的制备方法，具体包括以下步骤：(1)准备原料；(2)将化合物A、4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯和碱溶于溶剂中，反应1～24h，得到混合溶液；其中化合物A具有式(2)中的化学结构式：(3)将混合溶液进行分离纯化，得到过氧化氢荧光探针。上述过氧化氢荧光探针通过4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯的苄溴与氰基联苯酚的酚羟基，通过脱除HBr得到，制备方法的反应流程如下：本技术方案选择了氰基联苯酚与4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯作为原料，通过一步反应即制备得到上述过氧化氢荧光探针，反应程度高，因此具有较高的合成产率，且反应条件温和、设备简单、步骤简便，为新型的荧光探针的产业化生产提供了理论指导，并且通过本技术方案的方法制备得到的荧光探针具有性能稳定、分析性能优良的优点。作为上述技术方案的优选，步骤(2)的反应时间为8h。作为上述技术方案的优选，碱为哌啶、三乙胺、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种；进一步地，碱选为碳酸钾。上述种类的碱可以很好地中和反应中生成的HBr，促进反应平衡进一步向生成产物的方向移动，从而提高产物产率。作为上述技术方案的优选，步骤(2)的反应温度为40～100℃；进一步地，反应温度为85℃。应温度过低则可能导致反应不完全，温度过高则容易产生副反应，影响最终产物收率。作为上述技术方案的优选，步骤(3)中混合溶液分离纯化操作，通过将混合溶液进行减压旋干去除溶剂后再经层析柱纯化实现。作为上述技术方案的优选，溶剂为二氯甲烷、乙腈、甲苯、四氢呋喃和二甲基甲酰胺中的一种或多种；进一步地，溶剂选为乙腈。基于同一技术构思，本专利技术还提供了一种上述过氧化氢荧光探针的应用，该过氧化氢荧光探针可应用于水体中过氧化氢以及生物样品中过氧化氢的测定。作为上述技术方案的优选，上述过氧化氢荧光探针应用于水体中过氧化氢的测定时，具体包括以下步骤：(1)绘制标准曲线：将过氧化氢荧光探针溶于磷酸缓冲溶液中，得到探针溶液；向探针溶液中加入不同浓度的过氧化氢并测量特定波长下加入过氧化氢后探针溶液的荧光强度，以所得的荧光发射强度对探针溶液中过氧化氢的浓度绘制标准曲线；(2)将待测水体样品配置成待测溶液，在待测溶液中加入过氧化氢荧光探针，测定其在特定波长下的荧光强度，根据该荧光强度和标准曲线即得到待测溶液中过氧化氢的浓度。作为上述技术方案的优选，上述荧光探针应用于生物样品中过氧化氢的测定时，具体包括以下步骤：将生物样品与过氧化氢荧光探针一同进行培育后，利用荧光成像的方法对生物样品进行分析。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术提供了一种新型的荧光探针及其制备方法，还提供了该荧光探针在检测过氧化氢领域的应用；(2)本专利技术的荧光探针具有良好的稳定性(荧光探针母液能在室内稳定存放三个月以上，其光谱性质保持不变)和光学性质，斯托克斯位移值大(达到180nm)，反应前单独荧光探针溶液几乎无任何荧光发射，随着过氧化氢的加入，荧光探针在～475nm处有强的荧光发射性质；且本专利技术的过氧化氢荧光探针具有高选择性和高灵敏度，对过氧化氢识别能力强，响应速度较快(反应耗时小于5分钟)，响应范围为0～60μmol·L-1，检测限低(3.8nmol·L-1)，用于过氧化氢的检测时各项性能优越；(3)本专利技术的荧光探针的制备方法一步反应即可制得过氧化氢荧光探针，所用原料易得，合成产率较高(达87％以上)，且反应条件温和、设备简单、步骤简便，为新型的荧光探针的产业化生产提供了理论指导。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例1中过氧化氢荧光探针的核磁共振氢谱图；图2为实施例5中加入过氧化氢后的荧光探针溶液的荧光发射强度对过氧化氢浓度的曲线图；图3为实施例5中荧光强度对过氧化氢的浓度标准曲线图；图4为实施例5中过氧化氢荧光探针对过氧化氢选择性的测试结果；图5为实施例6中过氧化氢荧光探针检测HeLa细胞内过氧化氢的成像图。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。除非另有定义，下文中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过氧化氢荧光探针，其特征在于，具有式(1)中的化学结构式：/n

【技术特征摘要】
1.一种过氧化氢荧光探针，其特征在于，具有式(1)中的化学结构式：





2.一种权利要求1所述的过氧化氢荧光探针的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)准备原料；
(2)将化合物A、4-溴甲基苯硼酸频哪醇酯和碱溶于溶剂中，反应1～24h，得到混合溶液；所述化合物A具有式(2)中的化学结构式：



(3)将所述混合溶液进行分离纯化，得到所述过氧化氢荧光探针。


3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述碱为哌啶、三乙胺、碳酸钾和碳酸钠中的一种或多种。


4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)的反应温度为40～100℃。


5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述混合溶液分离纯化操作，通过将所述混合溶液进行减压旋干去除溶剂后再经层析柱纯化实现。


6.如权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述溶剂为二氯甲烷、乙腈、甲苯、四氢呋喃和二甲基甲酰胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李学强，梁波，朱盛沛，郑东晗，施文，黄骅，
申请(专利权)人：湖南中大检测技术集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43