一种基于香豆素的硫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基于香豆素的硫化氢荧光探针，该化合物的结构通式如式(I)所示：

【技术实现步骤摘要】
一种基于香豆素的硫化氢荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术属于分析化学领域。更具体地，涉及一种具有硫化氢检测和成像能力的香豆素化合物及其制备方法和应用。
技术介绍
硫化氢继NO和CO之后发现的第三种信号分子，正常浓度的硫化氢具有调节神经系统、提高免疫和预防心血管疾病等功能，而浓度异常的硫化氢，往往会导致组织器官的功能紊乱，甚至引发重大疾病，如糖尿病、唐氏综合症、老年痴呆症等。生命体系的内源性硫化氢很少以气体的形式存在，大多数会在体液存在时溶解，并以HS-，S2-的形式存在，这些离子的存在维持了生命系统的某些重要生理过程。荧光显微镜能够以极高的灵敏度和时空分辨率对目标化合物进行实时可视化的检测分析。与单光子显微镜相比，双光子显微镜具有分辨率高、穿透深度大、光损伤少等优点。双光子探针用长波长(700～1000nm)激发，可以实现对活体深层不透明组织和细胞进行高分辨率的可视化。小分子荧光探针空间体积小，标记速率快，并且不需要转染，在近几年已经有各种荧光探针被开发用于线粒体的成像和跟踪。香豆素及其衍生物是一类自然界中广泛存在的天然杂环化合物，其母体结构苯并吡喃并没有荧光，当在3或4位引入吸电子基，7位引入给电子基后便会生成强荧光物质，具有Stoke位移大、荧光量子产率高、双光子吸收截面大等优点，近年来被广泛应用于荧光分子探针设计中。因此，设计和合成双光子吸收截面大、生物相容性好的新型线粒体荧光探针具有重要意义。为了有效地预防部分疾病的产生，发展适用于生命体系的、有效的H2S检测方法具有实际意义。因此，本专利技术提供一种具有硫化氢检测和成像能力的香豆素类荧光探针，具有合成简单、成本低、灵敏度高、选择性好等优点，具有非常广阔的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是克服已有技术的不足，提供一种具有硫化氢检测和成像能力的基于香豆素的荧光探针。本专利技术的另一目的是提供上述基于香豆素的硫化氢荧光探针的制备方法。本专利技术还有一个目的是提供上述基于香豆素的硫化氢荧光探针在硫化氢检测方面的应用。本专利技术通过以下技术方案实现上述专利技术目的。本专利技术公开了一种基于香豆素的硫化氢荧光探针，其结构通式如式(I)所示：本专利技术还提供了上述基于香豆素的硫化氢荧光探针的制备方法，概述如下：本专利技术首先通过2,4-二硝基氯苯和2-巯基苯甲酸在铜粉催化和碳酸钾存在下制备2-((2,4-二硝基苯基)硫代)苯甲酸；然后在缩合剂和弱碱存在，使上述制备苯甲酸和7-(二乙氨基)-4-(羟甲基)香豆素缩合，即为目标化合物(7-(二乙氨基)-2-氧代-2H-苯并吡喃-4-基)2-((2,4-二硝基苯基)硫代)苯甲酸甲酯。优选的，制备方法包括如下步骤：S1：将化学计量比为1:1.1:1.2:2的2,4-二硝基氯苯，2-巯基苯甲酸，铜粉和碳酸钾在N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中反应，于65℃下反应9小时。反应结束后，加入蒸馏水稀释，再加入6MHCl调至酸性，然后用二氯甲烷萃取，有机相水洗、干燥、过滤，减压蒸馏得粗产物。粗产物用乙醇溶解，再滴加到蒸馏水中，析出黄色固体。过滤，真空干燥，得黄色固体即为目标化合物2-((2,4-二硝基苯基)硫代)苯甲酸。S2：将化学计量比为5:6:6:1的7-(二乙氨基)-4-(羟甲基)香豆素，2-((2,4-二硝基苯基)硫代)苯甲酸，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶在二氯甲烷中于室温反应24小时。反应结束后，反应液依次用稀酸，稀碱水选，分液漏斗分离出有机相、干燥、减压蒸馏除去溶剂，再加入少量甲醇洗涤，过滤，真空干燥，得红色固体，即为目标通式(I)的化合物。另外，上述香豆素化合物在制备硫化氢检测探针中的应用，以及制备硫化氢成像试剂中的应用都应在本专利技术的保护范围之内。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的香豆素化合物能够选择性对硫化氢荧光响应，为硫化氢的监测研究提供了简单有效直观的手段，也预示本专利技术所述苯并噻唑化合物在硫化氢检测与成像研究中具有十分广泛的应用。而且，本专利技术的化合物容易合成、荧光性能好、选择性高的特点，在硫化氢的检测及成像领域具有潜在的应用价值。此外，制备该化合物的原料便宜易得、成本低廉、制备过程简单，适于大规模工业推广应用。附图说明图1是实施例2中香豆素化合物与硫化氢及其它物质反应的荧光变化；图2是实施例2中香豆素化合物加入H2S后的荧光强度变化图。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例来进一步说明本专利技术，但实施例并不对本专利技术做任何形式的限定。除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本专利技术所用试剂和材料均为市购。实施例1制备香豆素化合物CHS：将7-二乙胺-3-羟甲基香豆素(0.05g，0.2mmol)，2-(2,4-二硝基苯基)硫代苯甲酸(0.08g，0.25mmol)和催化剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(0.048g，0.25mmol)，4-二甲氨基吡啶(0.005g，0.04mmol)溶于20mL二氯甲烷中，在室温不断搅拌，避光反应24小时。反应结束后，反应液依次用稀酸，稀碱洗涤，有机相干燥，减压蒸馏除去溶剂，再加入少量甲醇洗涤，然后过滤，真空干燥得红色固体，即为目标化合物(7-(二乙氨基)-2-氧代-2H-苯并吡喃-4-基)2-((2,4-二硝基苯基)硫代)苯甲酸甲酯(CHS)。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ9.00(d,J＝2.4Hz,1H),8.16–8.10(m,1H),8.04(dd,J＝9.0,2.5Hz,1H),7.73(dd,J＝5.5,3.7Hz,3H),7.18(d,J＝9.0Hz,1H),6.90(d,J＝9.0Hz,1H),6.49(dd,J＝9.0,2.6Hz,1H),6.44(d,J＝2.5Hz,1H),6.02(s,1H),5.29(s,2H),3.41(q,J＝7.1Hz,4H),1.22(t,J＝7.1Hz,6H).13CNMR(500MHz,CDCl3)δ164.73,160.95,155.74,150.30,147.69,146.93,143.71,142.96,137.95,135.07,133.34,131.60,131.05,128.87,126.13,123.90,120.73,108.14,106.92,105.20,97.13,62.26,44.25,11.90.实施例2将实施例1中的香豆素化合物CHS对硫化氢及其它分子离子的荧光响应实验：在室温下10mMpH＝7.4的PBS缓冲液中，配制20μM的化合物CHS溶液，然后加入20μM的NaHS，记录不同时间的荧光光谱。图1中，A)为化合物CHS与H2S反应的时间变化图；结果显示，与等量的硫化氢反应后，化合物CHS的荧光迅速增强，当时间大约为35分钟时，荧光强度基本保持不变。20μM的化合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于香豆素的硫化氢荧光探针，其结构通式如式(I)所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于香豆素的硫化氢荧光探针，其结构通式如式(I)所示：





2.一种根据权利要求1所述的基于香豆素的硫化氢荧光探针的制备方法，包括如下步骤：将7-(二乙氨基)-4-(羟甲基)香豆素、2-((2,4-二硝基苯基)硫代)苯甲酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶置于有机溶剂中，搅拌后得反应液，分离提纯，得红色固体，即为所述基于香豆素的硫化氢探针。


3.根据权利要求2所述的一种基于香豆素的硫化氢荧光探针的制备方法，其特征在于：所述7-(二乙氨基)-4-(羟甲基)香豆素、2-((2,4-二硝基苯基)硫代)苯甲酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶化学计量比为5:6:6:1。


4.根据权利要求2所述的一种基于香豆素的硫化氢荧光探针的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为二氯甲烷。


5.根据权利要求2所述的一种基于香豆素的硫化氢荧光探针的制备方法，其特征在于：所述分离提纯为将反应液依次用稀酸，稀碱水选，分液漏斗分离...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，刘奔，雷欢，阿依古丽·麦麦提图尔荪，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43