一种可选择性检测硫化氢的荧光化学传感器、制备方法及应用
【专利摘要】本发明提供了一种可选择性检测硫化氢的荧光化学传感器、制备方法及应用。它具有如下所示的结构式：本发明的荧光化学传感器可用于生物体系中硫化氢含量的定量检测，本发明还提供了荧光化学传感器用于硫化氢含量的定量检测的方法。该荧光化学传感器具有所用原料易得，合成方法简单易行，对硫化氢的检测灵敏度高，选择性好的优点。
【专利说明】
-种可选择性检测硫化氨的黄光化学传感器、制备方法及 应用
技术领域
[0001] 本发明设及一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器、制备方法及应用，属于 化学传感器技术领域。
【背景技术】
[0002] 硫化氨是一种无色剧毒，有臭鸡蛋气味的剧毒气体。接触低浓度硫化氨会刺激眼 睛及呼吸系统，吸入高浓度的硫化氨会导致神经系统损伤甚至引发生命危险。然而最近研 究发现硫化氨对于维持生物体的正常生理功能具有重要作用。在生物体内硫化氨主要可由 两种途径产生:一种是在酶的参与催化下生成，包括脫硫酸-聚合酶、半脫氨酸转移酶、脫硫 酸-裂解酶W及琉基丙酬酸硫转移酶等，例如含硫的生物分子如半脫氨酸、同型半脫氨酸等 可W在酶的作用下通过不同的反应产生硫化氨，而且运些酶广泛存在于屯、脏、血管、大脑、 肾脏、肺及膜腺等多种器官的组织中；另外也可经由非酶途径产生，包括体内硫库的释放及 聚硫化合物的代谢等;因此，硫化氨在生物体内分布很广泛。
[0003] 在哺乳动物体内，硫化氨可与半脫氨酸发生琉基化反应并连接在血红素的铁中屯、 上。运一过程与多种生理反应相关，包括血管舒张、细胞调亡、神经调节、炎症治疗、血管生 成W及氧气应激等。此外，硫化氨也可W发挥抗氧化剂或活性氧的清除剂的作用。运些实验 都表明硫化氨是一种重要的生理调控分子气体而不仅是一种有毒气体。然而硫化氨浓度水 平的异常已被证实与多种疾病相关。硫化氨在生物体内复杂的生理角色及潜在的应用价值 促使科研人员研发新的手段用于监测硫化氨的浓度。
[0004] 传统用于检测硫化氨的方法如比色法、极谱传感法W及气相色谱法等通常会造成 样品损伤，不能检测生物体内硫化氨的浓度。巧光化学传感器提供了一种新的方法，凭借其 细胞膜通透性及高选择性，可W实现生物体系中硫化氨等生物小分子的检测。巧光分析法 将为研究硫化氨的生理功能W及生成代谢等提供重要的生物信息。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的第一个技术问题是提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传 感器。
[0006] 本发明要解决的第二个技术问题是提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传 感器的制备方法。
[0007] 本发明要解决的第Ξ个技术问题是提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传 感器的应用。
[000引为解决上述第一个技术问题，本发明提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传 感器，它具有如(式1)所示的结构：
[0009] 一
试1)
[0010] 式中，该巧光化学传感器名称为2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷 挫。
[0011] 为解决上述第二个技术问题，本发明提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传 感器的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[001^ S1:将2-(2-径基，3-甲氧基苯基巧并嚷挫、2-漠甲基-苯甲酸、缩合剂和碱性催化 剂溶于二氯甲烧(DCM)中，得第一混合液；
[0013] S2:将所述第一混合液在室溫下揽拌，发生醋化反应，得第二混合液；
[0014] S3:将所述第二混合液用蒸馈水洗涂2-3次，减压蒸馈，得粗产品；
[0015] S4:采用硅胶柱层析法将所述粗产品进行分离提纯，得到所述巧光化学传感器。
[0016] 本发明所述的巧光化学传感器的合成反应如(式2)所示：
[0017]
[0018] 为解决上述第Ξ个技术问题，本发明提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传 感器的应用，所述巧光化学传感器用于硫化氨含量的定量检测。
[0019] 所述巧光化学传感器用于硫化氨含量的定量检测的方法包括如下步骤：
[0020] S41:先将十六烷基Ξ甲基漠化锭溶解于缓冲溶液中，再向十六烷基Ξ甲基漠化锭 的缓冲溶液中加入所述巧光化学传感器，得第Ξ混合液；
[0021] S42:将所述第Ξ混合液和硫氨化钢溶液于10-50°c发生水解反应，得水解产物1;
[0022] S43:检测所述水解产物1的巧光强度值作为硫化氨含量的评价指标。
[0023] 本发明所述的巧光化学传感器的水解反应如(式3)所示
[0024]
[0025] 所述的巧光化学传感器的水解反应后得产物1和产物2,产物1为2-(2-?基，3-甲 氧基苯基)苯并嚷挫，所述2-(2-?基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫在巧光化学传感器的合成反 应中是被用作反应物。
[00%]本发明具有W下优点：
[0027] 本发明的巧光化学传感器及相应硫化氨含量检测过程不受生物体系基质及杂质 的干扰，可用于各种生物体系中硫化氨等小分子的定量检测。该巧光化学传感器具有所用 原料易得，合成方法简单易行，对硫化氨的检测灵敏度高，选择性好。
【附图说明】
[0028] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明。
[0029] 图1示出巧光化学传感器与不同物质反应后巧光强度变化结果。
[0030] 图2示出巧光化学传感器与不同浓度硫氨化钢溶液反应后巧光强度变化曲线。
[0031] 图3示出巧光化学传感器与硫氨化钢溶液反应过程中的巧光强度随时间变化曲 线。
[0032] 图4示出巧光化学传感器的水解产物在细胞中的成像图。
【具体实施方式】
[0033] 下文将通过提供一些具体的实施方式W举例方式对本发明进行进一步的描述。但 是本申请请求保护的技术方案不限于运些具体的实施方式。
[0034] 提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器，它具有如(式1)所示的结构：
[0035]
(式D
[0036] 式中，该巧光化学传感器的名称为2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并 嚷挫。
[0037] 本发明提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器的制备方法，所述方法包 括如下步骤：
[003引S1:将2-( 2-径基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫、2-漠甲基-苯甲酸、缩合剂和碱性催化 剂溶于二氯甲烧中，得第一混合液；
[0039] S2:将所述第一混合液在室溫下揽拌，发生醋化反应，得第二混合液；
[0040] S3:将所述第二混合液用蒸馈水洗涂2-3次，减压蒸馈，得粗产品；
[0041] S4:采用硅胶柱层析法将所述粗产品进行分离提纯，得到所述巧光化学传感器。
[0042] 在一些实施方式中，步骤S1中，2-(2-径基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫:缩合剂:碱性 催化剂:2-漠甲基-苯甲酸摩尔比为1:2-6:0.01 -0.15:1 -4;优选的是，2- (2-径基，3-甲氧基 苯基)苯并嚷挫:缩合剂:碱性催化剂:2-漠甲基-苯甲酸摩尔比为1:3-4.5:0.05-0.1:2-3。
[0043] 在一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述缩合剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基） 碳二亚胺盐酸盐。
[0044] 在一些实施方式中，步骤S1中，所述碱性催化剂为4-二甲氨基化晚。
[0045] 在一些优选的实施方式中，步骤S2中，醋化反应时间为8-1地，例如为化、9h、10h、 1化、1化、1化或1地;进一步优选的是，醋化反应时间为10-1化，。
[0046] 在一些实施方式中，步骤S2中，所述第二混合液为澄清的溶液。
[0047] 在一些优选的实施方式中，步骤S3中，为了去除所述第二混合液中的缩合剂和碱 性催化剂，将所述第二混合液用蒸馈水洗涂2-3次。
[0048] 在一些实施方式中，步骤S3中，采用减压蒸馈是为了去除溶剂二氯甲烧。
[0049] 在一些优选的实施方式中，步骤S2中，醋化反应在室溫下进行，醋化反应溫度过 高，会产生大量的副产物，从而降低了 2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫 的收率。
[0050] 在一些实施方式中，步骤S4中的所述巧光化学传感器的纯度通过核磁进行表征。
[0051] 在一些优选的实施方式中，步骤S4中，采用硅胶柱层析法将所述粗产品进行分离 提纯时，所用洗脱剂是二氯甲烧和乙酸乙醋的混合液，洗脱剂极性过大和过小都不利于粗 产品的分离提纯，进一步优选的是，所述洗脱剂中二氯甲烧和乙酸乙醋体积比为15-5:1，例 如为20:1、15:1、10:1或5:1，更进一步优选的是，所述洗脱剂中二氯甲烧和乙酸乙醋体积比 为 10:1。
[0052] 本发明提供一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器的应用，所述巧光化学传 感器用于硫化氨含量的定量检测，所述巧光化学传感器用于硫化氨含量的定量检测的方法 包括如下步骤：
[0053 ] S41:先将十六烷基Ξ甲基漠化锭(CTAB)溶解于缓冲溶液中，再向十六烷基Ξ甲基 漠化锭的缓冲溶液中加入所述巧光化学传感器，得第Ξ混合液；
[0054] S42:将所述第Ξ混合液和硫氨化钢溶液于10-50°C发生水解反应，得水解产物1;
[0055] S43:检测所述水解产物1的巧光强度值作为硫化氨含量的评价指标。
[0056] 在一些优选的实施方式中，步骤S41中，所述的缓冲溶液为4-径乙基赃嗦乙横酸 化EPES)或憐酸缓冲盐溶液(PBS)。
[0057] 在一些实施方式中，步骤S41中，十六烷基Ξ甲基漠化锭主要起到增溶的作用。
[005引在一些优选的实施方式中，步骤S41中，十六烷基Ξ甲基漠化锭的缓冲溶液pH值为 6.5-8.0，pH值过大或过小都会导致反应速率变慢;进一步优选的是，十六烷基Ξ甲基漠化 锭的缓冲溶液pH值为7.4。
[0059] 在一些实施方式中，步骤S41中，所述第Ξ混合液中巧光化学传感器的浓度为1- 15皿〇1/1;优选的是，所述第Ξ混合液中巧光化学传感器的浓度为5-10皿ol/L。
[0060] 在一些优选的实施方式中，巧光化学传感器与硫化氨作用后，醋键断裂，发生水解 反应，通过定量检测水解产物的巧光强度来检测细胞中硫化氨的含量。
[0061] 在一些实施方式中，所述水解产物1为2-(2-?基，3-甲氧基苯基），主要通过检测 2-(2-?基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫的巧光强度来评价细胞中硫化氨的含量。
[0062] 在一些优选的实施方式中，步骤S42中，水解反应的溫度为20-40°C，水解反应溫度 过低反应很慢甚至不发生，反之，水解反应溫度过高会产生大量副产物，导致水解产物减 少，不利于硫化氨含量的定量检测，优选的是，水解反应的溫度为37°C。
[0063] 在一些实施方式中，步骤S42中，水解反应的时间为lO-lOOmin;优选的是，水解反 应的时间为30-90min。
[0064] 另外注意的是，如果没有特别说明，本发明所记载的任何范围包括端值W及端值 之间的任何数值W及W端值或者端值之间的任意数值所构成的任意子范围。
[0065] 实施例
[0066] 下文将通过实施例形式对本发明进行进一步的说明。
[0067] ( - ) 一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器的制备 [006引实施例1:
[0069] 将0.2mmol的2-(2-?基，3-甲氧基苯基）苯并嚷挫、0.9mmol的1-乙基-(3-二甲基 氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、O.Olmmol的4-二甲氨基化晚W及0.6mmol的2-漠甲基-苯甲酸 加入到圆底烧瓶中，加入20mL二氯甲烧，得第一混合液;然后将所述第一混合液在室溫下揽 拌12h，发生醋化反应，得第二混合液;将所述第二混合液用蒸馈水洗涂3次，减压蒸馈去除 二氯甲烧，得粗产品；通过硅胶柱层析法，采用二氯甲烧与乙酸乙醋体积比为10:1的洗脱剂 将所述粗产品进行洗脱，减压蒸馈去除溶剂得白色固体。所得白色固体的产物经核磁鉴定 为2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫，即可选择性检测硫化氨的巧光化学 传感器，该巧光化学传感器收率为92%。
[0070] 可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器核磁表征结果：lH-NMR(400MHz，CDC13)S 8.41(d，J = 4.0Hz，lH)，7.93-7.99(m，2H)，7.83(d，J = 4.0Hz，lH)，7.34-7.56(m，6H)，7.15 (d J = 4.0Hz，lH)，5.14(s，2H)，3.90(s，3H).13C-NMR(400MHz，CDC13)164.2，162.3，153.0, 152.1 140.0,139.8,138.1,135.5,134.0,133.3,132.3,132.0,130.9,128.5,126.9， 125.3,124.4,121.5,121.4,114.2,56.4,44.lHRMS:calcd 454.010'found 454.001。
[0071] (二)一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器的应用
[0072] 实施例2:2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基）苯并嚷挫对于不同物质的选 择性
[0073] 将浓度为1mmol/L的CTAB溶液加入到浓度为20mmol/L的皿PES缓冲溶液中，然后向 pH值为7.4的肥阳S的缓冲溶液中加入2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫， 得到浓度为10皿ol/L的2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫溶液。
[0074] 取2mL浓度为lOumol/L的2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫溶液 加入到十六个比色皿中，然后分别向比色皿中加入20uL浓度都为200umol/L的硫氨化钢、2- 氨基-3-琉基丙酸(切S)、同型半脫氨酸化cy)、谷脫甘肤(GSH)、醋酸钢(C曲C00化）、氣化钢 (NaF)、过硫酸钢(化2S2〇8)、憐酸二氨钢(化此P〇4)、硫酸钢(化2S化）、氯化钢（化C1)、酒石酸 钢（Na2C4H4〇6)、葡萄糖酸钢（NaCsHiiO?)、碳酸钢（Na2C〇3)、碳酸氨钢（化HC03)、硝酸钢 (NaN〇3)、漠化钢(化化)和亚硫酸氨钢(NaHS化)溶液，于37 °C发生水解反应，反应60min后，对 水解产物进行巧光检巧^(心=300皿，λΕη=484皿）。
[0075] 结合图1可知，本发明的巧光化学传感器与硫氨化钢溶液反应后，巧光强度显著提 高，因此本发明的巧光化学传感器对硫氨化钢溶液的选择性好。
[0076] 实施例3:2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫与不同浓度的硫氨 化钢溶液反应
[0077] 同实施例2制备浓度为lOumol/L的2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并 嚷挫溶液。
[007引取2mL浓度为lOumol/L的2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫溶液 加入到比色皿中，向比色皿中分别加入20uL浓度为0-400umol/L的硫氨化钢溶液，于37°C发 生水解反应，反应60min后，对水解产物进行巧光检测(λΕχ = 300nm，λΕιη=484nm)。
[0079] 结合图2可知，本发明的巧光化学传感器与不同浓度的硫氨化钢溶液反应后，随着 硫氨化钢溶液浓度的增加，巧光强度逐渐增大，直至反应完全。
[0080] 实施例4:2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫与硫氨化钢溶液反 应过程中巧光强度随时间的变化关系
[0081 ]同实施例2制备浓度为lOumol/L的2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并 嚷挫溶液。
[0082] 取2mL 2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫溶液加入到比色皿中， 向比色皿中加入20uL浓度为200umol/L的硫氨化钢溶液，于37°C发生水解反应，每隔10分钟 进行一次巧光检测(λΕχ = 310皿）。
[0083] 结合图3可知，本发明的巧光化学传感器与硫氨化钢溶液反应后，随着反应时间的 增加，巧光强度逐渐增大，直至反应完全。
[0084] 实施例5:化La细胞中硫化氨的检测
[0085] 将2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫加入到浓度为1mmol/L的十 六烷基Ξ甲基漠化锭溶液中，得到浓度为lOumol/L的2-(2-(4-节漠基苯甲醋基，3-甲氧基 苯基)苯并嚷挫溶液。
[0086] 向细胞培养基中加入浓度为200umol/L的硫氨化钢溶液，于37°C解育45分钟；用 PBS缓冲溶液冲洗3次细胞，然后向细胞培养基中加入上述浓度为lOumol/L的2-(2-(4-节漠 基苯甲醋基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫溶液，于37°C解育45分钟;最后再采用PBS缓冲溶液冲 洗3次细胞。
[0087] 结合图4可知，在激光共聚焦显微镜下观察细胞，通过巧光强度显示细胞中水解产 物1的含量，进而得到细胞中硫化氨的含量。（a)和(C)分别为不加硫氨化钢、加硫氨化钢的 细胞图片，（b)和(d)为明场不加硫氨化钢、加硫氨化钢的细胞图片(激发波长为488nm)。
[0088] 本发明的上述实施例仅是为清楚说明本发明所作的举例，并非本发明的实施方式 的限定。对于本领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可W做出其他不同形式 的变化或变动，在运里无法对所有的实施方式予W穷举。凡是属于本发明的技术方案所引 申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1. 一种可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器，其特征在于，它具有如(式1)所示的结 构：(式 1 )。2. -种如权利要求1所述可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器的制备方法，其特征 在于，它包括如下步骤： S1:将2-( 2-径基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫、2-漠甲基-苯甲酸、缩合剂和碱性催化剂溶 于二氯甲烧中，得第一混合液； S2:将所述第一混合液在室溫下揽拌，发生醋化反应，得第二混合液； S3:将所述第二混合液用蒸馈水洗涂2-3次，减压蒸馈，得粗产品； S4:采用硅胶柱层析法将所述粗产品进行分离提纯，得所述巧光化学传感器。3. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述第一混合液中的各反 应物、缩合剂和碱性催化剂的摩尔比为:2-( 2-径基，3-甲氧基苯基)苯并嚷挫:缩合剂:碱性 催化剂：2-漠甲基-苯甲酸=1: 2-6:0.01-0.15:1-4;优选的是，2-(2-径基，3-甲氧基苯基） 苯并嚷挫:缩合剂:碱性催化剂:2-漠甲基-苯甲酸=1:3-4.5:0.05-0.1:2-3。4. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述缩合剂为1-乙基-(3- 二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，所述碱性催化剂为4-二甲氨基化晚。5. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，醋化反应的时间为8-14h; 优选的是，醋化反应的时间为10-1化。6. 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤S4中，采用硅胶柱层析法将所述 粗产品进行分离提纯时，所用洗脱剂是二氯甲烧和乙酸乙醋的混合液;优选的是，所述洗脱 剂中二氯甲烧和乙酸乙醋体积比为50:2;更优选的是，所述洗脱剂中二氯甲烧和乙酸乙醋 体积比为10:1。7. -种如权利要求1所述可选择性检测硫化氨的巧光化学传感器的应用，其特征在于： 所述巧光化学传感器用于硫化氨含量的定量检测，所述巧光化学传感器用于硫化氨含量的 定量检测的方法包括如下步骤： S41:先将十六烷基Ξ甲基漠化锭溶解于缓冲溶液中，再向十六烷基Ξ甲基漠化锭的缓 冲溶液中加入所述巧光化学传感器，得第Ξ混合液； S42:将所述第Ξ混合液和硫氨化钢溶液于10-50°C发生水解反应，得水解产物1; S43:检测所述水解产物1的巧光强度值作为硫化氨含量的评价指标。8. 根据权利要求7所述的巧光化学传感器的应用，其特征在于，步骤S41中，所述的缓冲 溶液为皿PES或PBS;优选的是，十六烷基Ξ甲基漠化锭的缓冲溶液pH值为6.5-8.0;更优选 的是，十六烷基Ξ甲基漠化锭的缓冲溶液pH值为7.4。9. 根据权利要求7所述的巧光化学传感器的应用，其特征在于，步骤S41中，所述第Ξ混 合液中巧光化学传感器的浓度为l-15umolA;优选的是，所述第Ξ混合液中巧光化学传感 器的浓度为5-10皿ol/L。10.根据权利要求7所述的巧光化学传感器的应用，其特征在于，所述水解产物1为2- (2-径基，3-甲氧基苯基）苯并嚷挫，水解反应的溫度为20-40°C，水解反应的时间为10- lOOmin;优选的是，水解反应的溫度为37°C，水解反应的时间为30-90min。
【文档编号】C07D277/66GK106083760SQ201610364691
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】郑海荣, 牛丽亚, 陈玉哲, 杨清正, 吴骊珠, 佟振合
【申请人】中国科学院理化技术研究所