一种比率型荧光探针及其制备方法与在亚硫酸根离子检测中的应用技术

本发明专利技术涉及一种比率型荧光探针及其制备方法与在亚硫酸根离子检测中的应用，该比率型荧光探针基于激发态分子内质子转移与聚集诱导发光双重机理的可用于检测亚硫酸根离子。本发明专利技术的荧光探针化合物为3‑(苯并[d]噻唑‑2‑基)‑4'‑(二苯氨基)‑[1,1'‑联苯]‑4‑基4‑氧戊酸酯；其突出特点是：该荧光探针可实现对亚硫酸根的比率型检测，制备方法简单，可有效避免外界环境对检测结果的干扰，具有高的灵敏度和良好的选择性。本发明专利技术所述的荧光探针可用于环境和食品中对亚硫酸根离子的快速检测。

【技术实现步骤摘要】
一种比率型荧光探针及其制备方法与在亚硫酸根离子检测中的应用
本专利技术涉及分析检测
，特别是涉及一种比率型荧光探针及其制备方法与在亚硫酸根离子检测中的应用。
技术介绍
亚硫酸根离子(又称亚硫酸盐)由于可以防止氧化、抑制细菌生长及控制酶的反应而在食品加工和酿酒工业中被广泛的应用。在食品中添加的亚硫酸根离子(亚硫酸盐)作为防腐剂可以抑制霉菌和细菌的生长。在啤酒生产过程中，需要加入亚硫酸盐作为强有力的抗氧化剂来有效维持啤酒的风味，这通常通过人工添加的二氧化硫来实现。类似的，在葡萄酒工业中，葡萄果实运往酿酒车间的过程中及发酵前，同样需要适量的亚硫酸盐起到防腐和抗氧化的作用。除了人为添加，酵母菌在发酵的过程中也会产生亚硫酸盐。然而，过量的摄入亚硫酸盐会导致人恶心、呕吐、腹泻等胃肠道反应，还可能会引起低血压，甚至还会影响钙吸收，导致人体内钙的流失。因此，世界各国对食品中亚硫酸盐的含量都有不同的明确规定。如美国食品药品监督局规定，食品及饮料中的亚硫酸盐的含量不能超过125μM。在国内，按GB2760-2014《食品安全国家标准食品添加剂使用标准》规定，亚硫酸盐在食品中残余量为0.04-0.35g/kg。因此，研究和开发可灵敏检测食品中亚硫酸盐含量的荧光化合物，对食品安全和人体健康都显得尤为重要。在国家标准中，测定二氧化硫和亚硫酸盐的方法主要是蒸馏滴定法(GB5009.34-2016《食品中二氧化硫的测定》)和氧化法(GB/T15038-2006《葡萄酒、果酒通用分析方法》)。这些方法操作繁琐，装置较为复杂，且测定结果受人为操作如判断滴定终点、抽气量大小等因素的影响，误差较大。其他可用于亚硫酸盐的检测方法包括吸收分光光度计法、离子色谱法、液相色谱法等。这些方法较前述方法在准确度和灵敏度方面有所提升，操作的复杂程度虽稍有下降但仍显得复杂。而与这些相比，荧光探针法具备选择性好、灵敏度高、特异性好及使用方便等优点，因此荧光探针法适合于亚硫酸盐快速灵敏的分析检测。例如发表论文ChineseJChem,2010,28(1):55-60，利用醛基会与亚硫酸根离子反应从而改变分子内电荷转移作用，设计了一款基于香豆素的检测亚硫酸根的增强型荧光探针。又如发表论文SensorActuatorsB-Chem,2013,188:200-206，利用亚硫酸根与双键的加成反应，设计一款基于商业染料RedGK的淬灭型荧光探针。但这些方法依然存在一些缺点，例如增强型和淬灭型的荧光探针用于定量检测亚硫酸根时误差较大，不如比率型荧光探针准确。同时，这些探针容易受环境或自身因素的干扰，难以保证检测的准确性。又如专利CN108129428A专利技术了一种检测亚硫酸根的比率型荧光探针，但是该探针结构属于明显的聚集诱导淬灭基团，因而在浓度高时会出现荧光淬灭的现象，一方面难以确保检测准确性，另一方面限制了其的广泛应用。具有聚集诱导发光效应(Aggregation-inducedEmission,AIE)的荧光化合物是指一类特殊的荧光团，其在浓度较低的状态下如稀溶液中没有荧光或者发出极其微弱的荧光，但在聚集状态下如浓溶液或固态时发出强烈荧光。具有聚集诱导发光性质的荧光化合物与传统的荧光化合物相比有着巨大的优势，不需要担心荧光探针在响应后会因为聚集而导致荧光淬灭，使荧光检测更加方便，并可避免因聚集荧光淬灭造成的假阴性的结果，减少了环境对荧光检测造成的影响和干扰。具备分子内激发态质子转移效应的荧光化合物(excited—stateintramolecularprotontransfer，ESIPT)是指一类荧光团，其在激发态下分子内的质子会发生转移，通常为氨基或羟基上的质子通过分子内氢键的作用转移到临近的亚胺基或羰基氧上的过程。具有ESIPT性质的荧光团往往具有斯托克斯位移大、双重发射等特点。其中，大的斯托克斯位移有利于提高荧光探针检测的精确度。将AIE效应与ESIPT效应相结合，开发出的荧光探针一方面不局限于疏水环境，另一方面具有较大的斯托克斯位移，可望具有较高的检测精确度，有利于拓宽荧光探针的应用范围，有效提升了荧光探针在实际应用的效果和便利程度。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的是提供一种比率型荧光探针。该探针具有聚集诱导发光和激发态分子内质子转移特性，以乙酰丙酸酯为识别基团，实现对亚硫酸根离子的检测。本专利技术的另一目的在于提供上述比率型荧光探针的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述比率型荧光探针在亚硫酸根离子检测中的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种可用于检测亚硫酸离子的荧光探针，该化合物为3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基4-氧戊酸酯，具有如下的结构式：本专利技术探针荧光化合物的合成，具体而言，包含以下步骤：1)向3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1’-联苯]-4-醇与乙酰丙酸加二氯甲烷溶解，对体系抽真空充氮气并重复至少3次，随后于室温下搅拌，得到溶液1；2)将二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶溶解于二氯甲烷中，得到溶液2；3)将溶液2加入以上溶液1中，室温反应，分离纯化，得到3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基4-氧戊酸酯。优选地，步骤1)所述的3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1’-联苯]-4-醇与乙酰丙酸的摩尔比为1:1-1.1。优选地，步骤1)所述反应体系使用单口烧瓶。优选地，步骤1)中，每mmol的3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1’-联苯]-4-醇加入的二氯甲烷为5-15mL。优选地，步骤2)所述的3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1’-联苯]-4-醇与二环己基碳二亚胺的摩尔比为1:2-2.4。优选地，步骤2)所述的3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1’-联苯]-4-醇与4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:0.1-0.2。优选地，步骤2)中，每mmol的二环己基碳二亚胺加入的二氯甲烷为2-3mL。优选地，步骤3)所述的室温反应的时间为12-15小时。优选地，步骤3)所述加入溶液2使用注射器。优选地，步骤3)所述的分离纯化步骤为：反应结束后，用水与二氯甲烷萃取，取有机相，干燥，过滤；旋转蒸发除去有机溶剂，所得固体经硅胶层析纯化。以上所述的比率型荧光探针在环境和食品中亚硫酸根离子检测中的应用本专利技术所得产物荧光探针化合物为3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基4-氧戊酸酯(TPA-SO2)，分子式为C36H28N2O3S，相对分子质量为568.18。TPA-SO2为白色固体粉末，不溶于水，易溶于二氯甲烷、四氢呋喃、二甲基亚砜等有机溶剂。该化合物光稳定性好，化学稳定性好，无毒。在中性条件下，亚硫酸根离子会与荧光探针中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种比率型荧光探针，其特征在于，该荧光探针为3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基4-氧戊酸酯，具有如下的结构式：/n

【技术特征摘要】
1.一种比率型荧光探针，其特征在于，该荧光探针为3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基4-氧戊酸酯，具有如下的结构式：





2.权利要求1所述的比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
1)向3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1’-联苯]-4-醇与乙酰丙酸加二氯甲烷溶解，对体系抽真空充氮气并重复至少3次，随后于室温下搅拌，得到溶液1；
2)将二环己基碳二亚胺与4-二甲氨基吡啶溶解于二氯甲烷中，得到溶液2；
3)将溶液2加入以上溶液1中，室温反应，分离纯化，得到3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基4-氧戊酸酯。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4’-(二苯氨基)-[1,1’-联苯]-4-醇与乙酰丙酸的摩尔比为1:1-1.1，所述反应体系使用单口烧瓶。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，每mmol的3-(苯并[d]噻唑-2-基)-4'-(二苯氨基...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾钫，方奕畅，陈俊杰，吴水珠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44