一种硫化氢荧光探针的制备及应用
【专利摘要】本发明公开了一种可以用于硫化氢荧光识别的新型化合物，具体涉及一种新型荧光探针的制备方法及其应用，属于化学分析检测技术领域。其分子结构式如下：该荧光探针用于环境或生物样品中硫化氢的荧光传感分析，选择性好，抗干扰能力强，可以灵敏快速地检测出样品中的硫化氢，并具有较好的水溶性，在生物医学研究方面具有很好的应用前景。
【专利说明】
一种硫化氢荧光探针的制备及应用
技术领域
[0001] 本发明涉及的是化学分析检测技术领域，具体涉及一种新型的硫化氢荧光探针的 制备方法以及该荧光探针在检测硫化氢方面的应用。
【背景技术】
[0002] 硫化氢（H2S)是一种具有臭鸡蛋气味的毒性气体，但生物体内内源性产生的H 2S气 体信息分子却可以发挥重要的生理、病理作用。目前的研究已发现其在高血压、缺氧性肺动 脉高呀等疾病的发病过程中具有重要作用，因而对生物体内源性H 2s的检测在生物医学研 究领域具有重大意义。检测生理浓度的H2s对分析检测技术提出了很高的要求，与大多数 分析检测方法相比，荧光探针是目前更适合在活细胞中实现高灵敏度、高选择性的便捷检 测方法。目前已报导的H 2S探针的识别原理大多基于H2S的还原性：在荧光分子内引入叠氮 基团淬灭荧光，然后在H 2s作用下还原成氨基，恢复荧光。荧光探针需要实现在生物细胞内 的检测，就要求其具有较好的水溶性，所以提高荧光探针的水溶性也是目前研究领域的一 大挑战之一。
【发明内容】
[0003] 本发明目的之一是提供一种合成简单、反应条件温和、成本较低的荧光探针合成 方法；目的之二是提供一种灵敏度高、选择性好，抗干扰能力强，能够实现荧光法检测硫化 氢的荧光探针。
[0004] 本发明使用荧光法检测硫化氢，以邻苯二甲酰亚胺衍生物为荧光团，以叠氮基为 硫化氢的识别基团。
[0005] 本发明解决问题采取的技术方案为，一种荧光检测硫化氢荧光探针，其分子结构
式为， 该荧光探针的合成路线如下， 〇
具体制备方法包括以下步骤：1)将3-硝基邻苯二甲酸酐1溶解于乙酸中，缓慢加入正 丁胺，室温下搅拌lOmin后，加热升温，120°C控温回流2. 5h。反应结束后，冷却至室温，将反 应液倒入冰水中，待固体析出后，抽滤并用冷水洗涤3次，得粗产物为白色固体，无需进一 步纯化，直接进行下一步。2)将上一步所得粗产物2溶解于甲醇中，加入催化量的Pd/C，将 体系抽真空，通入氢气，加热搅拌，控温65°C，12h后停止反应，抽滤除去固体催化剂。将滤 液减压旋干，经层析柱分离得目标产物。3)将上步得到产物3溶解在30%硫酸溶液中，冰 水浴下缓慢加入亚硝酸钠溶液，继续搅拌30min后，冰浴下缓慢滴加叠氮化钠水溶液，室温 继续搅拌lh后，抽滤得白色固体即为目标产物。在本说明书的实施例中更详细地说明了该 探针的合成和检测方法。
[0006] 本发明的荧光分子探针使用方法如下，将探针分子溶解在含有20%乙腈、pH为 7. 4的HEPES缓冲溶液中，室温下进行测试。当加入硫离子时，由于2, 4-二硝基苯磺酰胺基 团可以在硫化氢的诱导下发生的裂解，使荧光得以恢复。探针分子与硫化氢作用原理如下，
[0007] 本发明的硫化氢荧光探针的具体特征如下：探针分子无明显发射峰，但与硫化氢 作用后，探针分子在500nm处出现明显的发射峰，荧光强度增强了 150倍以上。
[0008] 本发明所述的探针分子合成简单，成本较低，对硫化氢的选择性好、抗干扰能力 强、响应速度快使得该荧光探针在生物化学，环境科学等领域具有实际的应用价值。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明荧光探针的选择性，荧光探针（5. 0X 10 6mol/L)在HEPES缓冲溶液 (20mM，/VHEPES= 2/8, pH = 7. 4)中，与不同阴离子作用后的荧光光谱，横坐标为波长， 纵坐标为荧光强度。
[0010] 图2为本发明荧光探针的抗干扰能力，硫离子与其他阴离子共存，与荧光探针 (5. 0X 10 6mol/L)在缓冲溶液（ViJf /VHEPES= 2/8，pH = 7. 4)中作用后的荧光强度比值（1/ I。）柱状图。
[0011] 图3为本发明的荧光探针（5· 0 X 10 6mol/L)在HEPES缓冲溶液（20mM，/VHEPES =2/8, pH = 7. 4)中，与不同浓度硫离子作用后的荧光光谱变化，横坐标为波长，纵坐标为 荧光强度。
[0012] 图4为本发明的荧光探针（5· 0X 10 6mol/L)在HEPES缓冲溶液（20mM，ViJf/VHEPES =2/8，pH = 7. 4)中，与硫离子浓度的线性关系，横坐标为硫离子浓度，纵坐标为荧光强度。
[0013] 图5为本发明的荧光探针（5· 0X 10 6mol/L)在HEPES缓冲溶液（20mM，ViJf/VHEPES =2/8, pH = 7. 4)中，与硫离子作用过程中荧光强度随时间的变化，横坐标为时间，纵坐标 为荧光强度。
[0014] 图6为本发明的荧光探针（5. 0X 10 6mol/L)在不同pH值缓冲溶液中，与硫离子作 用前后的荧光强度，横坐标为PH，纵坐标为荧光强度。
【具体实施方式】
[0017] 实施例1 :化合物2的合成 将化合物1 (1. 9361g，lOmmol)溶于20ml乙酸中，缓慢加入正丁胺（1. 0951g，15mmol)， 室温下搅拌lOmin后，加热升温，120°C回流2. 5h。反应结束后，冷却至室温，将反应液 倒入50ml冷水中，待固体完全析出后，减压抽滤，并用冷水洗涤滤饼三次（9ml X 3)， 得化合物1，为白色固体。产量：2. 1252g。产量：85. 7 %。化合物1表征如下"Η M!R(500MHz，DMS0)SH:8.27(d，J = 8.1Hz，lH)，8.16(d，J = 7.5Hz，lH)，8.05(t，J =7. 8Hz, 1H), 3. 57 (t, 2H), 1. 63 - 1. 51 (m, 2H), 1. 38 - 1. 24 (m, 2H), 0. 90 (t, 3H). 13C NMR(126MHz, DMSO) δ c：166. 51, 163. 86, 144. 63, 136. 54, 134. 05, 128. 62, 127. 17, 123. 50, 3 8. 13, 30. 24, 19. 94, 13. 94. 实施例2 :化合物3的合成 上步所得化合物2(0. 4964g,2mmol)溶于15ml甲醇，加入10 % w/w Pd/ C(0.0496g，5mol% )，将体系抽真空，通入氢气并搅拌，65°C下回流12h。反应停止后，减 压抽滤除去固体催化剂，所得滤液减压旋蒸除去溶剂，经层析柱分离得化合物2。产量： 0.624(^。产量：71.5%。化合物2表征如下： 1!1匪1?(5001抱，0)(：13)3":7.42((1(1，了 = 8. 3, 7. 1Hz, 1H), 7. 16 (d, J = 7. 6Hz, 1H), 6. 86 (d, J = 8. 8Hz, 1H), 5. 13 (s, 1H), 3. 65 (t, J =7. 3Hz, 2H), 1. 63 - 1. 70 (m, 2H), 1. 35 - 1. 42 (m, 2H). 0. 95 (t, J = 7. 4Hz, 3H). 13C NMR(126MHz, DMSO) δ c：170. 38, 168. 77, 145. 15, 135. 02, 132. 86, 120. 96, 112. 58, 111. 38, 3 7. 37, 30. 76, 20. 09, 13. 69. 实施例3 :探针分子的合成 将上步所得化合物3 (lOOmg, 0. 45mmol)溶于5ml 30 %硫酸中，0 °C冰水浴下搅 拌，缓慢滴加亚硝酸钠水溶液（41mg，0, 6mmol，2mL水）。继续在0 °C下搅拌30min后 ，缓慢滴加叠氮化钠水溶液（58mg，0. 9_〇1，2ml水），滴加完毕后撤去冰水浴，室温 搅拌lh后结束反应，抽滤出白色固体，干燥后得到探针分子。探针分子表征如下： 4 MIR(500MHz，CDC13) δ Η:7· 73 - 7.68 (m，lH)，7.63 (d，J = 7.3Hz，1H)，7.41 (d，J = 8. 1Hz，1H)，3. 69 (，2H)，1. 93 - 1. 52 (m，2H)，1. 49 - 1. 18 (m，2H)，0· 96 (t，3H) · 13C 匪R δ c： 166. 39, 166. 30, 138. 08, 135. 24, 134. 32, 124. 94, 120. 88, 119. 38, 37. 87, 30. 52, 20. 04 ,13. 62 实施例5 :本发明硫化氢荧光探针的应用 将探针溶于缓冲溶液（ViJf /VHEPES= 2/8，pH = 7. 4)中配制成5. 0X 10 6mol/L的溶液， 向溶液中加入 F，Cl，Br，I，N03，N02，AcO，N3，S04 2，S2S032，CIO，SCN，CN，H20 2, Cys， Hcy，GSH，P043，C032，S0 32没有引起荧光的变化，加入S2后引起了极为明显的荧光变化，该 荧光探针对硫化氢表现出高灵敏度、高选择性的识别。当S 2分别与干扰物质F，Cl，Br， I，N03，N02，AcO，N3，S04 2，S2S032，CIO，SCN，CN，H20 2, Cys，Hcy，GSH，P043，C032，S0 32 共 存时，探针不受干扰因素的影响，表现出来很好的抗干扰能力。探针分子在pH为5至11的 范围内都可以对硫化氢选择性识别，表现出了较宽的应用范围。
【主权项】
1. 一种硫化氨巧光探针，其结构为：2. 如权利要求1所述的硫化氨巧光探针的制备方法，其特征在于按W下步骤进行制 备： (a)将3-硝基邻苯二甲酸酢溶解于乙酸中，缓慢加入正下胺，室溫下揽拌IOmin后，加 热升溫，120°C控溫回流2.化。反应结束后，冷却至室溫，将反应液倒入冰水中，待固体析出 后，抽滤并用冷水洗涂3次，得粗产物为白色固体，无需进一步纯化，直接进行下一步。 化）将上一步所得粗产物2溶解于甲醇中，加入催化量的Pd/C，将体系抽真空，通入氨 气，加热揽拌，控溫65°C，1化后停止反应，抽滤除去固体催化剂。将滤液减压旋干，经层析 柱分离得目标产物。 (C)将上步得到产物3溶解在30%硫酸溶液中，冰水浴下缓慢加入亚硝酸钢溶液，继续 揽拌30min后，冰浴下缓慢滴加叠氮化钢水溶液，室溫继续揽拌比后，抽滤得白色固体即为 探针分子。3. 根据权利要求1所述的硫化氨巧光探针的用途，其特征在于该硫化氨巧光探针用于 环境或生物样品中硫化氨的巧光检测和分析。
【文档编号】G01N21/64GK105985770SQ201510065133
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年2月9日
【发明人】宋相志, 高丽, 刘兴江
【申请人】苏州罗兰生物科技有限公司