一种用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物及其制备方法和应用，荧光化合物为2

【技术实现步骤摘要】
一种用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机小分子荧光探针
，具体为一种用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]环境中的无机污染物来源广泛，种类复杂，其中大部分可以进入人体，当这些污染物的含量超过安全阈值时，可能会对环境和人类健康构成威胁，联氨(N2H4)是一种重要的无机化合物，具有一定的还原性，已广泛应用于农药生产、航空航天、化工等领域，然而，它也是一种剧毒的水溶性生化试剂，具有致癌、致畸和致突变作用，N2H4可通过口鼻呼吸和皮肤渗透对肝脏、呼吸系统和神经系统造成损害，目前尚无明确证据表明人体是否含有内源性 N2H4，但部分进入人体的药物可产生N2H4，例如，异烟联氨是一种治疗隐性和活动性肺结核的特效药，可代谢为联氨，损害肝脏，美国环境保护署(USEPA) 和世界卫生组织(WHO)已将N2H4确定为潜在致癌物，其允许阈值(TLV)为 10μg/L(0.32μM)，需要开发一种高灵敏度和高选择性的可靠方法来检测N2H4，并可视化环境或体内N2H4的分布，这种方法可以提供一种实验方法来评估N2H4在环境中的归宿，并研究其对人类的毒性影响；
[0003]N2H4的检测通常使用色谱
‑
质谱法、表面增强拉曼光谱法、电化学和化学发光检测，这些方法存在成本高、样品前处理和操作程序复杂、分析时间长以及需要昂贵的仪器等缺陷，相比之下，荧光检测具有操作简单、灵敏度高、成本低的优势，特别是，这种方法可以对生物样品进行无创分析，适用于活细胞甚至整个生物体的成像分析，到目前为止，荧光探针一直是检测某些环境污染物和内源性生物分子的首选方法；
[0004]迄今为止，已经报道了许多用于检测N2H4的化学传感器，由于N2H4的亲核性，在检测N2H4的过程中使用了几种机制，例如Gabriel反应、腙形成、与醛的加成反应和酯水解反应，其中，联氨解反应的应用可以提高检测的响应率，自2013年Sarkar团队研制出第一个溴代酯基荧光探针以来，推动了基于联氨解反应的荧光探针的快速发展，作为一种典型的联氨水解反应，荧光结构上的羟基可能是一个有效的联氨识别位点，更令人鼓舞的是，在荧光探针的结构中引入羟基是很容易实现的；
[0005]综上，选择2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚作为荧光母体结构，并利用4
‑
溴丁酰酯基对2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚上羟基进行修饰，猝灭自身的荧光，提高其灵敏度，有望开发出能够特异性识别联氨并可应用于细胞和活体组织成像的新型荧光化合物；
[0006]因此，有必要提供一种用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物及其制备方法和应用解决上述技术问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的第一个技术问题是开发出一种可选择性检测联氨的荧光化合物，
该荧光化合物具有特异性和抗干扰性强等特点。
[0008]本专利技术要解决的第二个技术问题是提供一种可选择性检测联氨的荧光化合物的制备方法。
[0009]本专利技术要解决的第三个技术问题是研究一种能够可视化细胞和活体内外源性联氨迁移分布规律的新方法。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物，包括2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)
‑
1，4
‑
亚苯基双(4
‑
溴丁酸酯)，其化学结构式如式I所示：
[0011][0012]本专利技术还提供了上述用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的制备方法，其操作步骤如下：
[0013](1)由2
‑
氨基苯硫酚、2，5
‑
二羟基苯甲醛和硫代硫酸钠反应制备得到 2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚；
[0014](2)由步骤(1)所得的2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚经过4
‑
溴丁酰酯修饰制备得到2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)
‑
1，4
‑
亚苯基双(4
‑
溴丁酸酯)。
[0015]具体地，步骤(1)中，将500mg(3.99mmol)的2
‑
氨基苯硫酚和580mg (4.2mmol)的2，5
‑
二羟基苯甲醛溶解在20mL的N，N
‑
二甲基甲酰胺中，并在连续搅拌下加入0.70g(4.20mmol)的硫代硫酸钠；使反应混合物回流2小时，并通过TLC监测反应，反应完成后，冷却至室温，再加入50mL水，在抽滤漏斗上收集固体沉淀并从甲醇中重结晶，获得702mg(72％)白色固体状的 2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚。
[0016]具体地，步骤(2)中，将730mg(3mmol)的2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
ꢀ‑
1，4
‑
二酚同上和455mg(4.5mmol)的三乙胺在冰浴条件下溶解在60mL二氯甲烷中；将4
‑
溴丁酰氯668mg(3.6mmol)使用恒压滴液漏斗缓慢加入混合物中然后在室温下进行反应，通过薄层色谱硅胶板(TLC)监测反应进程，当反应完成时，将溶剂蒸发至干，通过洗脱硅胶柱分离产物，获得740mg(76％) 白色固体状的2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)
‑
1，4
‑
亚苯基双(4
‑
溴丁酸酯)，所述洗脱硅胶柱所用的洗脱液由石油醚和乙酸乙酯按体积比3：1配制而成。
[0017]本专利技术还提供了上述用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的应用，所述荧光化合物作为荧光化学传感器，用于检测联氨。
[0018]进一步地，上述用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物用于溶液体系中联氨的检测，操作步骤如下：
[0019](a)将所述荧光化合物通过4
‑
羟乙基哌嗪乙磺酸(HEPES)和二甲基亚砜(DMSO)缓冲液制成浓度为10μM的荧光化合物溶液，所述缓冲液中HEPES 和DMSO的体积比为1：9，缓冲液的pH值为7.4；
[0020](b)向步骤(a)中配置好的10μM的荧光化合物溶液中分别加入100μM 的色氨酸(Try)、半胱氨酸(Cys本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物，其特征在于：包括2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)
‑
1，4
‑
亚苯基双(4
‑
溴丁酸酯)，其化学结构式如式
І
所示：式I。2.权利要求1所述的用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的制备方法，其特征在于，操作步骤如下：（1）由2
‑
氨基苯硫酚、2，5
‑
二羟基苯甲醛和硫代硫酸钠反应制备得到2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚；（2）由步骤（1）所得的2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚经过4
‑
溴丁酰酯修饰制备得到2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)
‑
1，4
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亚苯基双(4
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溴丁酸酯)。3.根据权利要求2所述的用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，将500mg（3.99mmol）的2
‑
氨基苯硫酚和580mg（4.2mmol）的2，5
‑
二羟基苯甲醛溶解在20mL的N，N
‑
二甲基甲酰胺中，并在连续搅拌下加入0.70g（4.20mmol）的硫代硫酸钠；使反应混合物回流2小时，并通过TLC监测反应，反应完成后，冷却至室温，再加入50mL水，在抽滤漏斗上收集固体沉淀并从甲醇中重结晶，获得白色固体状的2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚。4.根据权利要求2所述的用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，将730mg（3mmol）的2
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(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)苯
‑
1，4
‑
二酚同上和455mg（4.5mmol）的三乙胺在冰浴条件下溶解在60mL二氯甲烷中；将4
‑
溴丁酰氯668mg（3.6mmol）使用恒压滴液漏斗缓慢加入混合物中然后在室温下进行反应，通过薄层色谱硅胶板（TLC）监测反应进程，当反应完成时，将溶剂蒸发至干，通过洗脱硅胶柱分离产物，获得白色固体状的2
‑
(苯并[d]噻唑
‑2‑
基)
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1，4
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亚苯基双(4
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溴丁酸酯)，所述洗脱硅胶柱所用的洗脱液由石油醚和乙酸乙酯按体积比3：1配制而成。5.权利要求1所述的用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的应用，其特征在于：所述荧光化合物作为荧光化学传感器，用于检测联氨。6.根据权利要求5所述的用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的应用，其特征在于，用于溶液体系中联氨的检测，操作步骤如下：（a）将权利要求1所述荧光化合物通过4
‑
羟乙基哌嗪乙磺酸（HEPES）和二甲基亚砜（DMSO）缓冲液制成浓度为10μM的荧光化合物溶液，所述缓冲液中HEPES和DMSO的体积比为
1：9，缓冲液的pH值为7.4；（b）向步骤（a）中配置好的10μM的荧光化合物溶液中分别加入100μM的色氨酸（Try）、半胱氨酸（Cys）、苏氨酸（Thr）、酪氨酸（Tyr）、组氨酸（His）、谷氨酸（Glu）和天冬氨酸（Asp），氯化钾（KCl），氯化钙（CaCl2），氯化钠（NaCl），氯化镁（MgCl2），氯化铜（CuCl2），氯化钡（BaCl2），氯化铁（FeCl3），氯化银（AgCl）、氯化镍（NiCl2）硫氢化钠（NaHS）的水溶液，反应完全后进行荧光强度测定；（c）通过荧光强度与反应时间关系的研究，发现所述荧光化合物仅对联氨产生荧光增强，即所述荧光化合物可以特异性识别联氨。7.根据权利要求5所述的用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的应用，其特征在于，用于环境水样中联氨的定量检测，其操作步骤如下：将权利要求1所述荧光化合物通过4
‑
羟乙基哌嗪乙磺酸（HEPES）和二甲基亚砜（DMSO）缓冲液制成浓度为10μM的荧光化合物溶液，所述缓冲液中HEPES和DMSO的体积比为1：9，缓冲液的pH值为7.4；选取不同类型的环境水样，通过向不同环境水样中添加浓度为0.10，0.50和1.0mg/L的联氨；利用步骤（a）中配置好的荧光化合物对联氨的特异性检测，进行该荧光化合物对联氨的添加回收实验，通过与添加浓度对比，获得72~111%的回收率，因此该荧光化合物能够定量检测不同环境水样中联氨。8.根据权利要求5所述的用于联氨特异性检测的ESIPT荧光化合物的应用，其特征在于，用于宫颈癌细胞（HeLa）中外源性联氨检测，其操作步骤下：（...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱美庆，庞晓慧，赵立博，王毅，凡福港，刘喜娜，杨晓凡，万杰，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：