一种甲醛荧光探针及其制备方法和应用

本发明属于荧光探针，具体地，涉及一种基于甲醛诱导催化氨基羧酸羟胺酯水解的甲醛荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术：

1、甲醛是最简单的活性羰基化合物，广泛应用于洗涤剂、塑料、木材加工、药物的合成等工业领域。甲醛有毒性，早在2004年，世界卫生组织旗下的国际癌症研究署(international agency forresearch on cancer，简称iarc)就将甲醛认定为致癌物。长期接触甲醛，可以对于人眼、鼻、皮肤和呼吸道等产生强烈的刺激作用，将会引起慢性呼吸道疾病，以及鼻咽癌、结肠癌、脑瘤、糖尿病、白血病、老年痴呆、心血管疾病等。因此开发相应的高选择性、高灵敏度、响应快速、可以检测细胞内甲醛水平的荧光探针具有重要的意义。

2、传统的甲醛检测方法包括高效液相色谱法、分光光度法、电化学检测法、气相色谱法、质谱法等。这些方法成本高，灵敏度低，且这些方法需要对生物样品进行带有破坏性的预处理，无法方便地实现地对活细胞及更复杂生物样品中甲醛进行成像示踪，具有很大的局限性。而小分子荧光探针的方法因其具有选择性强、灵敏度高、响应时间快速且成本低廉等优势近年来越来越多地被应用于各个领域。因此，开发出相应的高选择性、高灵敏度、响应快速、对生物体系干扰少的甲醛荧光探针具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为解决本领域中的上述技术问题，本发明提供如下技术方案。

2、本发明第一个方面公开了一种甲醛荧光探针，其特征在于，所述荧光探针具有下列式ⅰ所示的结构：

3、

4、其中，r1为独立地选自氢原子、直链或支链烷基；r2、r3、r4、r5、r6为独立地选自氢原子、硝基、直链或支链烷基。

5、优选地，所述甲醛荧光探针如下列式i-1所示：

6、

7、本发明第二个方面公开了制备上述式i所示的甲醛荧光探针的方法，通过以下制备路线实现：

8、

9、上述式i所示的甲醛荧光探针的制备具体包括以下步骤：

10、s1：萘酰亚胺衍生物a与三光气和4-二甲氨基吡啶在甲苯溶液中回流反应，得到中间体b；

11、s2：中间体b与羟胺衍生物c在二氯甲烷溶液中室温反应，得到探针化合物ⅰ。

12、优选地，s1中所述萘酰亚胺衍生物a、三光气和4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1.5:3。

13、优选地，s2中所述中间体b与羟胺衍生物c的摩尔比为1:1.3。

14、本发明第三个方面公开了上述甲醛荧光探针的应用，用于检测细胞内的甲醛。

15、其检测的反应原理为甲醛与氨基羧酸羟胺酯反应生成氨基醇中间体d，然后羟基进攻氨基羧酸酯的羰基，释放4-氨基萘酰亚胺荧光产物，产生荧光增强响应，同时生成碳酸羟胺内酯e，后者水解释放出甲醛、二氧化碳和羟胺f。

16、

17、具体的检测方法包括如下步骤：

18、(1)向待测细胞内加入本发明的甲醛荧光探针，

19、(2)利用流式细胞仪读取本发明甲醛荧光探针加入前后所述细胞内的荧光强度变化。

20、优选地，所述荧光探针可用于活细胞；所述活细胞为人纤维肉瘤细胞。

21、优选地，所述荧光探针可用于铁死亡状态下的细胞；监测铁死亡状态下的细胞内甲醛浓度的变化。

22、本发明取得如下有益技术效果：

23、(1)灵敏度高

24、本发明的荧光探针可以选择性与甲醛快速发生特异性反应，生成具有强荧光的产物。相较于常见的其他醛类、氨基酸和金属离子，本发明的甲醛荧光探针对于甲醛表现出了较高的选择性和灵敏性。

25、(2)抗干扰能力强

26、本发明的甲醛荧光探针，能抗甲醛、2-乙基丙烯醛、3-甲基-2-丁烯醛、丙酮醛、乙醛、异戊醛、正丁醛、丙醛、苯甲醛、乙二醛、铝离子、钙离子、镉离子、钴离子、亚铁离子、铁离子、镁离子、锌离子、镍离子、丙氨酸、精氨酸、丝氨酸、半胱氨酸、谷胱甘肽、过氧化氢、葡萄糖的干扰。

27、(3)可在生理水平条件下应用

28、本发明的甲醛荧光探针可在生理水平条件下应用，并且，生物体内常见的醛类物质和其他物质对其干扰较小，可以应用于细胞内甲醛水平检测，具有潜在的实际应用价值。

29、(4)制备优势显著

30、本发明的荧光探针制备方法简单，产率较高。

技术特征：

1.一种甲醛荧光探针，其特征在于，所述荧光探针具有下列式ⅰ所示的结构：

2.根据权利要求1所述的甲醛荧光探针，其特征在于，所述甲醛荧光探针如下列式i-1所示：

3.制备如权利要求1中式i所示的甲醛荧光探针的方法，其特征在于，通过以下制备路线实现：

4.根据权利要求3所述的制备甲醛荧光探针的方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备甲醛荧光探针的方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的制备甲醛荧光探针的方法，其特征在于，

7.如权利要求1-2中任一项所述甲醛荧光探针的应用，其特征在于，用于检测细胞内的甲醛。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述荧光探针可用于活细胞；所述活细胞为人纤维肉瘤细胞。

9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述荧光探针可用于铁死亡状态下的细胞；监测铁死亡状态下的细胞内甲醛浓度的变化。

技术总结
本发明属于荧光探针技术领域，具体地，涉及一种基于甲醛诱导催化氨基羧酸羟胺酯水解的甲醛荧光探针及其制备方法和应用；甲醛荧光探针的制备具体包括以下步骤：S1：萘酰亚胺衍生物A与三光气和4‑二甲氨基吡啶在甲苯溶液中回流反应，得到中间体B；S2：中间体B与羟胺衍生物C在二氯甲烷溶液中室温反应，得到探针化合物Ⅰ；S1中所述萘酰亚胺衍生物A、三光气和4‑二甲氨基吡啶的摩尔比为1:1.5:3；S2中所述中间体B与羟胺衍生物C的摩尔比为1:1.3；本发明的荧光探针可以选择性与甲醛快速发生特异性反应，生成具有强荧光的产物，对于甲醛表现出了较高的选择性和灵敏性。

技术研发人员：楼开炎,徐缓,王卫,邢皖晋
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15