本发明涉及烯丙基碳酸酯类化合物作为一氧化碳比色荧光探针，能够迅速对一氧化碳进行超灵敏选择性识别，或者其可测定样品中一氧化碳的浓度。
背景技术
一氧化碳在标准状况下是一种无色、无臭、无刺激性的气体，和空气密度(标准状况下1.293g/l)相差很小，这也是容易发生煤气中毒的因素之一。一氧化碳分子中碳元素的化合价是+2，能进一步被氧比成+4价，从而使一氧化碳具有可燃性和还原性，一氧化碳能够在空气中或氧气中燃烧，生成二氧化碳。燃烧时发出蓝色的火焰，放出大量的热。因此一氧化碳可以作为气体燃料。一氧化碳作为还原剂，高温时能将许多金属氧化物还原成金属单质，因此常用于金属的冶炼。一氧化碳又极易与血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白，使血红蛋白丧失携氧的能力和作用，造成组织窒息，严重时死亡。一氧化碳对全身的组织细胞均有毒性作用，尤其对大脑皮质的影响最为严重。在冶金、化学、石墨电极制造以及家用煤气或煤炉、汽车尾气中均有一氧化碳存在。
鉴于此，发展能够有效检测特别是能够在生理水平条件下检测一氧化碳的分析方法是极其重要和有意义的。现如今已报道的检测一氧化碳的分析方法包括容量分析法、光学分析法、离子色谱法(icp)、一氧化碳选择电极法和在线分析法等方法。在这些众多的检测方法中比色荧光探针由于其特有的优点而成为研究人员关注的焦点。然而，目前报道的比色和荧光探针仍存在一些缺陷，包括选择性不够好、灵敏度不够高、响应速度不够快、合成复杂等。总之，发展快速、高选择性、高灵敏度、合成简单的一氧化碳比色荧光双通道探针是本领域技术人员急需解决的。
技术实现要素：
本领域急需一种制备简单的快速高选择超灵敏的一氧化碳比色荧光探针，从而能够有效检测一氧化碳。为此，本发明合成了一类新颖的一氧化碳比色荧光探针，其合成简单、选择性好、灵敏度高、能够快速识别一氧化碳。具体而言，本发明提供了一种一氧化碳比色荧光探针，其为烯丙基碳酸酯类化合物，其结构如下：
优选的，本发明的比色荧光探针是：
本发明还提供了一氧化碳比色荧光探针的制备方法，其是通过将对应于本发明探针的相应荧光团化合物与氯甲酸烯丙酯在二氯甲烷(或乙腈或四氢呋喃或n，n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜或它们的混合物)溶液中反应制得。
本发明还提供了用于检测样本中一氧化碳浓度的检测制剂，其包含本发明的探针。
本发明还提供了检测样本中一氧化碳浓度的方法，其包括将本发明的探针与待测样本接触的步骤。
本发明还提供了在制备用于检测样本中一氧化碳浓度的制剂中的用途。
本发明的一氧化碳比色荧光探针可与一氧化碳进行作用，产生荧光光谱的变化，从而实现对一氧化碳的定量检测。
具体而言，本发明的一氧化碳比色荧光探针分别与氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、高碘酸根离子、醋酸根离子、硫氰酸根离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子、硫离子、亚硫酸氢根离子、亚硫酸根离子、超氧化钾、过氧化叔丁醇、过氧化氢、次氯酸根、过氧化叔丁醇自由基、氢氧自由基、甘氨酸、苏氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸、组氨酸、亮氨酸、缬氨酸、同型半胱胺酸、半胱氨酸、谷胱甘肽(5mm)等进行作用均不能导致探针荧光光谱的明显改变，从而实现对一氧化碳的选择性识别，进而可任选地用于排除氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、高碘酸根离子、醋酸根离子、硫氰酸根离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子、硫离子、亚硫酸氢根离子、亚硫酸根离子、超氧化钾、过氧化叔丁醇、过氧化氢、次氯酸根、过氧化叔丁醇自由基、氢氧自由基、甘氨酸、苏氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸、组氨酸、亮氨酸、缬氨酸、同型半胱胺酸、半胱氨酸、谷胱甘肽(5mm)的存在对一氧化碳定量测定的干扰。
本发明的一氧化碳比色荧光探针与一氧化碳反应迅速，从而有利于对一氧化碳的即时检测。
可选择地，本发明的一氧化碳比色荧光探针的稳定性好，进而能够长期保存使用。
进一步地，本发明的一氧化碳比色荧光探针是快速高灵敏性一氧化碳比色荧光探针，且合成简单，有利于商业化的推广应用。
附图说明
图1是探针(5μm)加入一氧化碳(0-70μm)后的荧光光谱及线性关系；
图2是探针(5μm+10μmpd2+)加入一氧化碳(70μm)后紫外可见吸收光谱，插图是加入一氧化碳后颜色的变化情况；
图3是探针(5μm)加入一氧化碳(50μm)后荧光光谱随时间的变化图；
图4是不同物质(50μm)对探针(20μm)荧光强度的影响，其中(1)空白、(2)氟离子、(3)氯离子、(4)溴离子、(5)碘离子、(6)高碘酸根离子、(7)醋酸根离子、(8)硫氰酸根离子、(9)亚硝酸根离子、(11)硝酸根离子、(12)硫离子、(13)亚硫酸氢根离子、(14)亚硫酸根离子、(15)超氧化钾、(16)过氧化叔丁醇、(17)过氧化氢、(18)次氯酸根、(19)过氧化叔丁醇自由基、(20)氢氧自由基、(21)甘氨酸、(22)苏氨酸、(23)谷氨酸、(24)脯氨酸、(25)丙氨酸、(26)组氨酸、(27)亮氨酸、(28)缬氨酸、(29)同型半胱胺酸、(30)半胱氨酸、(31)谷胱甘肽。柱状图代表的是不同分析物存在下探针在630nm处的荧光强度值。
具体实施方式：
本发明提供了上述快速高选择性超灵敏一氧化碳比色荧光探针的合成路线、方法及其光谱性能。
本发明的一氧化碳比色荧光探针是一类烯丙基碳酸酯类化合物，其具有以下结构通式
上式中：r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11为氢原子，直链或支链烷基，直链或支链烷氧基，磺酸基，酯基，羧基；r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11可以相同或不同。
该类一氧化碳比色荧光探针的合成路线和方法如下：
具体地，本发明的比色荧光探针可以通过如下方法制备，将一定摩尔比(例如1∶1～1∶5)的荧光团化合物溶于二氯甲烷(或乙腈或四氢呋喃或n，n-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜或它们的混合物)中，加入一定比例的氯甲酸烯丙酯(例如1∶1～1∶5)与三乙胺(例如1∶1～1∶5)然后在合适的温度(例如25℃)下搅拌反应一段时间(例如6h)，减压条件下旋蒸干溶剂。如果要得到较纯的产品，可以将固体用二氯甲烷和石油醚的混合体系(例如2∶1，v/v)进行柱色谱分离得到纯品。
因此，本发明还提供了氯甲酸烯丙酯在制备用于检测一氧化碳的比色荧光探针中的用途。
本发明的快速高选择性超灵敏识别一氧化碳比色荧光探针的显著特征是能够快速高选择性超灵敏识别一氧化碳以及在人体内的其他物质的存在下能够准确对一氧化碳进行定量分析。
下面将通过借助以下实施例来更详细地说明本发明。以下实施例仅是说明性的，应该明白，本发明并不受下述实施例的限制。
实施例1
(方案1)将453(1mmol)荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入120mg(1mmol)氯甲酸烯丙酯与101mg(1mmol)三乙胺，然后25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3∶1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品332.9mg，产率为62％。
(方案2)将453(1mmol)荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入144mg(1.2mmol)氯甲酸烯丙酯与101mg(1mmol)三乙胺，然后25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3∶1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品375.6mg，产率为70％。
(方案3)将453(1mmol)荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入168mg(1.4mmol)氯甲酸烯丙酯与101mg(1mmol)三乙胺，然后25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3∶1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品429.6mg，产率为80％。
(方案4)将453(1mmol)荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入240mg(2mmol)氯甲酸烯丙酯与101mg(1mmol)三乙胺，然后25℃下搅拌反应3h，反应结束后旋蒸干二氯甲烷，即获得粗产品。最终使用二氯甲烷和石油醚的混合体系(3∶1，v/v)进行柱色谱分离，得到黄色纯净产品456.5mg，产率为85％。
经过nmr氢谱和碳谱的表征，确认了上述所制备化合物的结构。
实施例2
图1是探针(5μm)加入一氧化碳(0-70μm)后的荧光光谱变化图。从探针母液中取出50μl置于10ml的测试体系(含10μmpd2+，pbs7.4，5mm)中，配置多个平行样品。然后将不同浓度的一氧化碳(从10毫摩尔的一氧化碳母液中移取不同体积)加入到测试体系中，摇晃均匀后静置10分钟。用荧光分光光度计测试其荧光强度变化。从图中可以清晰的看出，随着加入一氧化碳浓度的增加，溶液630nm处的荧光强度逐渐增强。并且，由插图可以看出，630nm处的荧光强度与加入的一氧化碳浓度呈现了良好的线性关系，这证明借助于该荧光探针能够对一氧化碳进行定量分析。且由图2可知，当探针体系中加入co时，溶液颜色明显由无色变为了紫色，这说明探针能够用于裸眼观察样品内co浓度的变化。
实施例3
图3是探针(5μm)加入一氧化碳(50μm)后荧光光谱随时间的变化图。从探针母液中取出50μl置于10ml的测试体系(含10μmpd2+，pbs7.4，5mm)中，然后将50μm的一氧化碳(从1mm的一氧化碳母液中移取250μl)加入到测试体系中，摇晃均匀后立即用荧光分光光度计测试其荧光强度变化。由图可以清楚地看到，当一氧化碳加入后，经检测20min后荧光强度达到最大值并保持不变，这说明该探针与一氧化碳反应迅速，能够为一氧化碳的测定提供快速的分析方法。
实施例4
从探针母液中取出50μl置于10ml的测试体系(含10μmpd2+，pbs7.4，5mm)中，配置多个平行样品。然后将不同的相关离子50μm分别(从10毫摩尔的相关离子母液中移取25μl)加入到测试体系中，摇晃均匀后静置30分钟。最后用荧光分光光度计测试其荧光强度变化。由图4所示，相对于一氧化碳，氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、高碘酸根离子、醋酸根离子、硫氰酸根离子、亚硝酸根离子、硝酸根离子、硫离子、亚硫酸氢根离子、亚硫酸根离子、超氧化钾、过氧化叔丁醇、过氧化氢、次氯酸根、过氧化叔丁醇自由基、氢氧自由基、甘氨酸、苏氨酸、谷氨酸、脯氨酸、丙氨酸、组氨酸、亮氨酸、缬氨酸、同型半胱胺酸、半胱氨酸、谷胱甘肽(5mm)均不能引起探针溶液荧光光谱的显著变化。
综上表明，该探针对一氧化碳具有较高的选择性。
虽然用上述实施方式描述了本发明，应当理解的是，在不背离本发明的精神的前提下，本发明可进行进一步的修饰和变动，且这些修饰和变动均属于本发明的保护范围之内。