一种新型的噻唑半花菁类亚硫酸根比率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]苯并咪唑取代的噻唑半花菁类so3^2-比率荧光探针及其应用。

背景技术：

在食品工业中，亚硫酸盐通常用作防腐剂、抗氧化剂。作为食品和饮料的抑菌剂，用于防止氧化和细菌生长，控制饮料和水果通过酶或非酶促反应引起植物降解。亚硫酸盐还具有保持稳定性的效力，常用在药物的生产和储存。同时，亚硫酸盐也被用作药物肾上腺素的添加剂，防止其氧化失活。然而，高浓度的亚硫酸盐可能会引起过敏者的不良反应和急性症状，导致呼吸困难、喘息、荨麻疹、胃肠窘迫。事实上，即使在非常低水平，哮喘患者也可能发生支气管痉挛。所以,发明具有检测亚硫酸盐含量的方法对食品药品安全和环境检测具有十分重要的意义。

亚硫酸盐分析的常规方法通常需要繁琐的样品预处理，费时且仪器复杂。因此，灵敏度高，选择性好，操作简单和生物成像的亚硫酸盐传感系统荧光探针被广泛应用。

荧光探针技术由于灵敏度高，测试过程快捷方便，分子结构易于修饰优化等优点,在药品、食品、环境检测中突显了广阔的应用前景，成为了一个新的研究热点。本文中探针为比率型荧光探针，通过对两个不同波长处荧光强度作比值作为检测信号,有效避免了基于单波长检测荧光探针存在的不确定因素，如易受到检测底物浓度、外部环境和仪器设备灵敏度等的干扰。亚硫酸根比率型荧光探针对人体健康和食品安全具有十分重要的意义。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供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]苯并咪唑取代的噻唑半花菁类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、3-乙基-2-（4-（哌嗪基）-苯乙烯基）苯并噻唑碘化物、hbtu、diea按照摩尔比1:1.1:1.5:1.5投料，常温反应24小时，得到1-乙基-2-（n-(4-苯基-3-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑甲酰基)-4-（哌嗪基）-苯乙烯基）苯并噻唑碘化物。

配制该so3^2-比率荧光探针的pbs溶液，分别加入定量的na2so3，naaco，nabr，nah2po4，nacl,na2co3，nahco3，naf，nahpo4，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：本发明所述吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的噻唑半花菁类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578nm处荧光强度明显降低，同时，在470nm处荧光强度明显增强，如图1所示。因此，1-乙基-2-（n-(4-苯基-3-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑甲酰基)-4-（哌嗪基）-苯乙烯基）苯并噻唑碘化物，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]苯并咪唑取代的噻唑半花菁类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pbs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1-乙基-2-（n-(4-苯基-3-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑甲酰基)-4-（哌嗪基）-苯乙烯基）苯并噻唑碘化物中的苯环与噻唑碘化物中间的共轭双键，从而使双键断开，使供体4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑与受体噻唑碘化物中间不能发共轭，导致化合物1在578nm处荧光强度明显降低，同时，在470nm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pbs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）4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑-3-甲酸，0.46g（1.1mmol）1-乙基-2-（4-（哌嗪基）-苯乙烯基）苯并噻唑碘化物，0.57g（1.5mmol）hbtu，0.195g（1.5mmol）diea,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0.26g紫红色固体，产率35.1%。

核磁共振氢谱测定：¹hnmr(400mhz,dmso)δ9.04(d，1h),8.25(d,2h),8.09(d,1h),7.99(d,1h),7.80(m,7h),7.67(d,1h),7.49(t,3h),7.38(m,2h),6.95(d,1h),6.84(d,2h),4.91(d，2h),3.77(s,1h),3.55(s,3h),3.27(s,2h),3.11(s,1h),2.99(s,1h),1.49(t,3h).

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^-，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470nm以及578nm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578nm处荧光强度明显降低，同时，在470nm处荧光强度明显增强，i470/i578=12.35,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578nm以及470nm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。