一种氰基呋喃半花菁类SO32-比率型荧光探针及其应用的制作方法

本发明涉及有机小分子荧光探针领域，尤其涉及一种吡啶并[1,2-a]苯并咪唑哌嗪氰基呋喃类so3^2-比率荧光探针及其应用。

背景技术：

so2是一种主要的大气污染物，酸雨的主要构成者，与人类和动物的健康密切相关。so2在生物体内主要以亚硫酸根和亚硫酸氢根的形式存在。亚硫酸盐还是一种被广泛使用的食品防腐剂，并且在人体内也可通过含硫的氨基酸代谢产生。虽然有研究显示亚硫酸盐能刺激神经系统的兴奋性，但当其浓度较高时会引起呼吸系统疾病。近年来，生物体内亚硫酸盐的含量作为机体是否正常运行的重要指标，己受到人们越来越多的关注。因此，快速、简便的定量检测生物体内亚硫酸盐的浓度具有十分重要的意义。

目前的分析方法主要包括原子吸收光谱、电化学方法、电感耦合、等离子体原子发射光谱法和质谱等方法，在众多检测技术手段中，荧光探针检测法以其高选择性、高灵敏度、操作简单等优点，被广泛应用到生物分析、环境监测、生命科学以及临床分析等领域。

荧光探针技术由于选择性好，灵敏度高，测试过程快捷方便等优点,在食品药品检测中表现出了极大的应用前景,成为了一个新的研究热点。由于荧光探针对待测物具有极好的专一性,可以避免其它离子或分子的干扰，同时借助荧光分光光度计可以实现对待测物的定量检测。因此，开发新型荧光染料，用于亚硫酸根离子检测的荧光探针是一项非常有意义的工作。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供了一种两个信号响应变化的、选择性好的so3^2-比率荧光探针及其应用。

本发明的技术方案是：一种吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的氰基呋喃半花菁类so3^2-比率荧光探针，其化学结构式如式（1）所示：

（1）

本发明还包括so3^2-比率荧光探针的应用，式（1）化合物在中性水溶液中对so3^2-有独特的荧光选择性。

本发明还包括so3^2-比率荧光探针的合成方法，在二氯甲烷溶液中，将4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑-3-甲酸、2-（4-（4-（哌嗪基）苯乙烯基）-5,5-二甲基呋喃基）丙二腈、dmap、edc按照摩尔比1:1.1:1.5:1.5投料，常温反应24小时，，得到吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的氰基呋喃半花菁类so3^2-比率荧光探针。

配制该so3^2-比率荧光探针的n，n-二甲基甲酰胺/水(体积比3:7)溶液，分别加入定量的na2so3，naaco，nabr，nah2po4，nacl,na2co3，nahco3，naf，na2hpo4，nahs，nai，nano2，nano3，na2s2o3，na2so4，fecl3，cacl2，cucl2，kcl，nacl，zncl2，gsh，hcy，cys的水溶液，通过荧光光谱测试来研究该探针对不同离子及氨基酸的选择性，其荧光发射波谱强度变化表明：吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的氰基呋喃半花菁类so3^2-比率荧光探针，即式（1）化合物对so3^2-有独特的荧光选择性，如图1所示，逐渐加入so3^2-至10当量后，化合物1在640nm处荧光强度明显降低，同时，在465nm处荧光强度明显增强。因此，吡啶[1,2-a]并苯并咪唑取代的氰基呋喃半花菁类化合物即式（1）化合物作为so3^2-比率荧光探针具有巨大的应用。

本发明提供了一种吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的氰基呋喃半花菁类so3^2-比率荧光探针，即式（1）化合物，实验证明本发明所述式（1）化合物可与so3^2-在水溶液中以化学计量比1:10反应，在反应过程中，由于亚硫离子破坏了2-（4-（4-（哌嗪基）苯乙烯基）-5,5-二甲基呋喃基）丙二腈中苯环与氰基呋喃中苯环与氰基呋喃间的共轭双键，从而使双键断开，使供体4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑与受体氰基呋喃不能发生共轭，导致化合物1在640nm处荧光强度明显降低，同时，在465nm处荧光强度明显增强。由此可证实本发明所述式（1）化合物在水溶液中对so3^2-有独特的荧光选择性、较高的灵敏度及较强的抗其它离子干扰能力，具有巨大的应用前景。

附图说明

图1：式（1）化合物（5×10^-6m）的中性水溶液中加入等当量的不同阴离子、阳离子、氨基酸后的荧光强度比率的变化柱状图，图1中纵坐标为465nm处的光强与640nm处的光强之比。

图2：式（1）化合物（5×10^-6m）的中性水溶液中进行so3^2-荧光滴定图。图中flintensity为荧光强度，wavelength为波长，equiv为倍数。

图3：式（1）化合物（5×10^-6m）和等当量的so3^2-共存中性水溶液中加入等当量的其它金属离子后荧光强度比率的变化柱状图，图3中纵坐标为465nm处的光强与640nm处的光强之比。

图4：式（1）化合物合成方法反应式图。

图5：式（1）化合物（5×10^-6m）的中性水溶液中加入等当量的不同阴离子、阳离子、氨基酸后的荧光强度比率的变化柱状图，图5中纵坐标为465nm处的光强与640nm处的光强之比。

具体实施方式

实施例1：式（1）化合物的合成方案如下式所示：

具体合成步骤如下：

在25ml圆底烧瓶中依次加入0.29g（1.0mmol）将4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑-3-甲酸,0.41g（1.1mmol）2-（4-（4-（哌嗪基）苯乙烯基）-5,5-二甲基呋喃基）丙二腈，0.18g（1.5mmol）dmap，0.29g（1.5mmol）edc,20ml二氯甲烷，常温反应24小时，tlc检测反应完成后，加入约1g硅胶，在真空旋转仪上浓缩干燥，干法上样，柱层析分离，浓缩，得0.60g紫红色固体，产率94.3%。

核磁共振氢谱测定：¹hnmr（400mhz，cdcl3）：δ8.56(d，1h),7.98(m,2h),7.87(d,2h),7.54(m,6h),7.44(m,2h),6.95(d,1h),6.79(d,1h),6.74(d,2h),5.30（s,1h）,3.93(d,1h),3.54(m,2h),3.25(t,1h),3.18(t,2h),2.98(t,1h)，1.75(s,8h)。

实施例2：

向式（1）化合物（5×10^-5m）的中性溶液中分别加入10当量的so3^2-，aco^-，br^-，h2po4^-，cl^-，co3^2-，hco3^-，f^-，hpo4^2-，hs^-，i^-，no2^-，no3^-，s2o3^2-，so4^2-，fe³⁺，ca²⁺，cu²⁺，k⁺，na⁺，zn²⁺，gsh，hcy和cys后，测其在465nm以及640nm荧光发射强度比值变化发现：式（1）化合物对so3^2-有独特的荧光选择性，加入10当量的so3^2-后，化合物1在640nm处荧光强度明显降低，同时，在465nm处荧光强度明显增强，i465/i640=7.19,如图1所示。

实施例3：

于式（1）化合物（5×10^-5m）的中性水溶液中分别加入10当量的的so3^2-，aco^-，br^-，h2po4^-，cl^-，co3^2-，hco3^-，f^-，hpo4^2-，hs^-，i^-，no2^-，no3^-，s2o3^2-，so4^2-，fe³⁺，ca²⁺，cu²⁺，k⁺，na⁺，zn²⁺，gsh，hcy和cys后，测其在640nm以及465nm荧光发射曲线变化发现：式（1）化合物对其它离子有较强的抗干扰能力，如图3所示。