本发明涉及花菁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(co)是煤、石油等含碳物质不完全燃烧的产物，是一种无色、无臭、无刺激性的有毒气体，几乎不溶于水，在空气中不易与其他物质产生化学反应，故可在大气中停留2～3年之久。如局部污染严重，对人群健康有一定危害。大气对流层中的一氧化碳本底浓度约为0.1～2ppm，这种含量对人体无害。由于世界各国交通运输事业、工矿企业不断发展，煤和石油等燃料的消耗量持续增长，一氧化碳的排放量也随之增多。据1970年不完全统计，全世界一氧化碳总排放量达3.71亿吨。其中汽车废气的排出量占2.37亿吨，约占64％，成为城市大气日益严重的污染来源。采暖和茶炊炉灶的使用，不仅污染室内空气，也加重了城市的大气污染。一些自然灾害，如火山爆发、森林火灾、矿坑爆炸和地震等灾害事件，也会造成局部地区一氧化碳浓度的增高。吸烟也会造成一氧化碳污染危害。
长时间接触低浓度的一氧化碳是否会造成慢性中毒，目前有两种看法：一种认为在血液中形成的碳氧血红蛋白可以逐渐解离，只要脱离接触，一氧化碳的毒作用即可逐渐消除，因而不存在一氧化碳的慢性中毒；另一种认为接触低浓度的一氧化碳能引起慢性中毒近5年来，许多动物实验和流行病学调查都证明，长期接触低浓度一氧化碳对健康是有影响的，主要表现在：①对心血管系统的影响。s.m.艾尔斯等人发现，当血液中碳氧血红蛋白的饱和度为8％时，静脉血氧张力降低，从而引起心肌摄取氧量减少和促使某些细胞内氧化酶系统停止活动。p.阿斯特鲁普等还证明，一氧化碳能促使大血管中类脂质沉积量增加。当血中碳氧血红蛋白达15％时，能促使大血管内膜对胆固醇的摄入量增加并促进胆固醇沉积，使原有的动脉硬化症加重，从而影响心肌，使心电图出现异常。②对神经系统的影响。脑是人体内耗氧最多的器官，也是对缺氧最敏感的器官。动物实验表明，脑组织对一氧化碳的吸收能力明显高于心、肺、肝、肾等。一氧化碳进入人体后，大脑皮层和苍白球受害最为严重。缺氧还会引起细胞呼吸内窒息，发生软化和坏死，出现视野缩小，听力丧失等；轻者也会出现头痛、头晕、记忆力降低等神经衰弱症候群，并兼有心前区紧迫感和针刺样疼痛。③造成低氧血症。出现红细胞、血红蛋白等代偿性增加，其症状与缺氧引起的病理变化相似。④对后代的影响。通过对吸烟和非吸烟孕妇的观察，吸烟孕妇的胎儿，有出生时体重小和智力发育迟缓的趋向。
急性一氧化碳中毒是我国发病和死亡人数最多的急性职业中毒。co也是许多国家引起意外生活性中毒。一氧化碳中毒事件中致死人数最多的毒物。临床上以急性脑缺氧的症状与体征为主要表现。接触co后如出现头痛、头昏、心悸、恶心等症状，于吸入新鲜空气后症状即可迅速消失者，属一般接触反应。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。现如今已报导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问题，包括选择性不够好、灵敏度不够高、响应速度不够快、发射波长较短、合成复杂。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，其为花菁类化合物，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，产生荧光光谱和颜色的变化，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、高碘酸跟离子、醋酸根离子、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、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、丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸、亮氨酸、甘氨酸、脯氨酸、同型半胱氨酸、半胱氨酸、谷胱甘肽(5mm)等金属离子和人体内常见物质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。
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。
进一步的，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+10μmpd2+)加入一氧化碳(0-40μm)后的荧光光谱及线性关系。
图2是探针(5μm+10μmpd2+)加入一氧化碳(0，5μm，15μm，30μm)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+10μmpd2+)加入一氧化碳(30μm)后荧光光谱随时间的变化图。
图4是不同金属离子(50μm)对探针(5μm)荧光强度的影响，其中氟离子、氯离子、溴离子、碘离子、高碘酸跟离子、醋酸根离子、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、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、丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸、亮氨酸、甘氨酸、脯氨酸、同型半胱氨酸、半胱氨酸、谷胱甘肽(5mm)，柱状图代表的是不同分析物存在下探针在605nm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花菁类化合物，其具有以下结构通式
上式中：r1、r2、r3、r4、r5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)的花菁类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，本发明还提供了花菁类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灵敏识别一氧化碳以及在人体内的其他离子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387(1毫摩尔)花菁类荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入120mg(1毫摩尔)氯甲酸烯丙酯与101mg(1毫摩尔)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292mg，产率为62％。
(方案2)将387(1毫摩尔)花菁类荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入144mg(1.2毫摩尔)氯甲酸烯丙酯与101mg(1毫摩尔)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306mg，产率为65％。
(方案3)将387(1毫摩尔)花菁类荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入180mg(1.5毫摩尔)氯甲酸烯丙酯与101mg(1毫摩尔)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329mg，产率为70％。
(方案4)将387(1毫摩尔)花菁类荧光团化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入240mg(2毫摩尔)氯甲酸烯丙酯与101mg(1毫摩尔)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376mg，产率为80％。
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(0-40μm)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10μmpb2+，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1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20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605nm处的荧光强度逐渐增强。并且，由插图可以看出，605nm处的荧光强度与加入的一氧化碳浓度(0-1000nm)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，溶液颜色明显发生了变化，溶液颜色随着co浓度(0，5μm，15μm，30μm)的加深呈现了梯度的变化。这说明探针弄够用于裸眼观察样品内co的变化通过其颜色的变化对co的浓度进行简单估计。
实施例3
图3是探针(5μm)加入一氧化碳(30μm)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30μm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30min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、高碘酸跟离子、醋酸根离子、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、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、丙氨酸、缬氨酸、苏氨酸、亮氨酸、甘氨酸、脯氨酸、同型半胱氨酸、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。