基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针、制备方法及应用，荧光探针的结构式如下：

【技术实现步骤摘要】
基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针、制备方法及应用
本专利技术涉及亚硫酸氢根检测剂领域，具体涉及一种基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针、制备方法及应用。
技术介绍
二氧化硫（SO2）会造成大气污染，二氧化硫容易溶于水，在水中会以其衍生物亚硫酸氢根（HSO3-）或者亚硫酸根（SO32-）的形式存在。过多接触二氧化硫会对生物体的健康造成危害。长期暴露在二氧化硫气体中会对人的呼吸系统带来危害，大大的增加了心血管疾病以及呼吸系统疾病的风险。例如，过量摄入二氧化硫会给人体的胃肠带来损伤。因此，对于二氧化硫残留量的检测是非常有必要的。传统的几种技术，包括电化学法、色谱法、毛细管电泳法已被开发用于检测二氧化硫衍生物，但此类方法大多耗时较长，会对被检测物质的结构造成破坏。荧光探针检测法具有高灵敏度、操作简单、非侵入性、非破坏性、高选择性、高时序性、和空间分辨率高、生物相容性好等突出优势,尤其在实时监测上格外适合。荧光探针既可以在环境中也可以在生物体内检测被测物。正因如此，其在化学、环境、医学和生物方面有着非常普遍的应用。正因如此，以荧光探针来检测二氧化硫残留量的方法已经越来越受到人们关注。荧光探针可以在短期内得出成果，时效性好，同时不会对被检测物质造成损坏。
技术实现思路
本专利技术提出了一种基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针、制备方法及应用，解决了现有技术中常规的亚硫酸氢根检测剂不能应用于实际医疗中，制备方法复杂且细胞毒性大的技术问题。本申请基于SO2的亲核性设计了一种含芘和香豆素结构荧光探针，该探针在CH3CN-HEPES（v/v＝6:4,v/v,pH＝7.4）缓冲溶液中与SO2发生特异性亲核反应，从而实现对水溶液中亚硫酸氢根的特异性识别检测。实现本专利技术的技术方案是：一种基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针，荧光探针的结构式如下：。所述的基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针的制备方法，步骤如下：将1-乙酰基芘和4-(二乙氨基)水杨醛溶解于甲烷磺酸中，90℃反应一段时间，反应完全后，将反应液倒入冰水中，加入高氯酸，有大量沉淀产生，抽滤得固态粗产品，固态粗产品经硅胶柱层析分离得到荧光探针（B1）。合成路线为：所述1-乙酰基芘和4-(二乙氨基)水杨醛的摩尔比为1：（1-6），反应时间为8-18h。所述1-乙酰基芘与甲烷磺酸的摩尔比为1：（25-50），1-乙酰基芘与高氯酸的摩尔比为1：（6-16）。所述硅胶柱层析分离采用体积比为1:（20-40）的甲醇和二氯甲烷的洗脱液，荧光探针产率为45-85%。所述的荧光探针在检测亚硫酸氢根领域的应用。所述基于芘和香豆素衍生物的荧光探针对亚硫酸氢根的识别机理如下：本专利技术的有益效果是：（1）本申请所涉及的荧光探针具有较高的荧光量子产率、原料简单、合成方法简单，产率较高易得等诸多优点。（2）本申请所涉及的荧光探针的荧光发射波长（630nm）在近红外区。环境中和生物体及组织中的一些内源性荧光团产生“自荧光”，其发射波长都在可见光区域（400～600nm），同时生物机体组织对可见光的散射较强，经常对外源性荧光探针的荧光信号造成了严重干扰。而环境中和生物机体组织内在近红外区域（600～900nm）的背景荧光明显减弱并且吸收系数最小，对近红外光的散射也较少，可以使近红外光能在生物体内具有较强的组织穿透性。本申请所涉及的荧光探针大大降低了相关背景干扰，因而能增加荧光技术的灵敏度和穿透性。（3）本申请所涉及的荧光探针对亚硫酸氢根具有高效专一的识别性能，具有抗干扰性强，响应速度快（响应时间为30s）、灵敏度高（对亚硫酸氢根的最低检出限为39nM）的优点。（4）本申请所涉及的荧光探针对亚硫酸氢根的识别主要是利用亚硫酸氢根的亲核性，探针与亚硫酸氢根发生特异性亲核加成。其识别机理通过高分辨质谱进行了确证。单独探针的正离子模式下高分辨质谱测试数据为402.1850（理论值为402.1852），探针与亚硫酸氢根发射特异性识别反应后负离子模式下高分辨质谱测试数据为482.1434（理论值为482.1432）（附图10）。高分辨质谱数据验证了本申请的荧光探针识别亚硫酸氢根的识别机理，为进一步开发更多的亚硫酸氢根荧光探针奠定了基础。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，下面描述中的附图仅仅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为本专利技术的实施例1荧光探针B1核磁共振氢谱图（溶剂为DMSO）。图2为本专利技术的实施例1荧光探针B1核磁共振碳谱图（溶剂为DMSO）。图3为本专利技术的实施例1荧光探针B1高分辨质谱图（溶剂为CH3OH）。图4为本专利技术的荧光探针B1荧光选择性图，激发波长550nm。图5为本专利技术的荧光探针B1识别亚硫酸氢根的荧光抗干扰性图，激发波长550nm，发射波长630nm。图6为本专利技术的荧光探针B1识别亚硫酸氢根的荧光滴定图，激发波长550nm。图7为本专利技术的荧光探针B1识别亚硫酸氢根的最低检出限图，激发波长550nm，发射波长630nm。图8为本专利技术的荧光探针B1识别亚硫酸氢根的pH适用图，激发波长550nm，发射波长630nm。图9为本专利技术的荧光探针B1识别亚硫酸氢根的荧光动力学图，激发波长550nm，发射波长630nm。图10为本专利技术的荧光探针B1识别亚硫酸氢根的高分辨机理验证图（溶剂为CH3OH，负离子模式）。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例11-乙酰基芘（244.3mg,1mmol）和4-(二乙氨基)水杨醛（193.3mg,1mmol）溶于甲烷磺酸（2.4g,25mmol）中，加热至90℃搅拌反应8小时，反应完全后，将反应液倒入冰水中，加入高氯酸（603mg,6mmol），有大量沉淀产生，抽滤得固体的粗产品。粗产品经硅胶柱层析分离（洗脱液为甲醇：二氯甲烷=1:25，体积比）得到紫色固体225mg即为产物B1，产率为45%。核磁共振测定：1HNMR(DMSO-d6,400MHz)δ1.23(t,J=7.2Hz,6H),3.66(d,J=5.2Hz,4H),7.06(d,J=1.6Hz,1H),7.38(dd,J=2.0Hz,1H),7.89(q,J=7.6Hz,2H),8.20(m,2H),8.43(m,6H),8.58(d,J=9.2Hz,1H),8.68(d,J=8.0Hz,1H);13CNMR(DMSO-d本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针，其特征在于，荧光探针的结构式如下：

【技术特征摘要】
20200609 CN 20201051834701.一种基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针，其特征在于，荧光探针的结构式如下：。


2.权利要求1所述的基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针的制备方法，其特征在于步骤如下：将1-乙酰基芘和4-(二乙氨基)水杨醛溶解于甲烷磺酸中，90℃反应一段时间，反应完全后，将反应液倒入冰水中，加入高氯酸，有大量沉淀产生，抽滤得固态粗产品，固态粗产品经硅胶柱层析分离得到荧光探针。


3.根据权利要求2所述的基于芘和香豆素衍生物的亚硫酸氢根荧光探针的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：高光芹，郑昕，谢普会，赵鹏飞，申丽婕，郭冰洁，凡雨鑫，李明旻，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41