一种比率型半花菁荧光探针及其合成方法与应用

本发明属于有机小分子比率型荧光探针，具体涉及一种比率型半花菁荧光探针及其合成方法与应用。

背景技术：

1、食品安全问题直接威胁公众的生命健康，是全球共同面临的重大挑战。鱼和肉类食品在变质过程中受多种腐败细菌酶的作用，蛋白质代谢降解产生尸胺、腐胺、组胺、酪胺、精胺等为代表的生物胺类物质。食品中生物胺的增加是食品新鲜度降低甚至变质的标志，轻则食用风味变差，重则造成食物中毒，危及生命。因此，对生物胺进行高效的检测就成了对食品进行安全评估和质量控制的重要任务，在保障食品安全上具有重大意义。

2、生物胺类物质可以用经典的仪器分析方法如气质联用、液相色谱、电化学法等精确检测，通过荧光探针对生物胺类物质进行光学识别，产生肉眼可见的颜色或荧光响应来实现动态检测，因其简单可靠，方便快捷，而且成本低和非破坏性，在鱼肉食品质量检验领域受到了越来越多的青睐。

3、目前能够用于检测食品腐败所产生的生物胺的荧光探针，其中大部分的荧光探针只能在水溶液中检测生物胺，少部分探针能够在有机溶剂中检测生物胺。例如meng y团队开发了一种能够在二氯甲烷中检测一甲胺、环己胺、二乙胺、三乙胺、丙胺蒸气的荧光探针，并且该探针(10mm)与丙胺蒸气反应在丙胺0-175ppm浓度内有良好的线性关系，检测限能够达到3.82ppm，反应灵敏能够在1min内快速变化；wang l团队开发了一种探针ppcy-1，将探针溶解在氯仿中，基于3σ/斜率基础的检测限(lod)分别为精胺，亚精胺，尸体和腐胺的0.066，0.043，0.229和0.179μm；basavaraja d团队开发了一种pyr3,6探针，当它溶解于二氯甲烷中与胺溶液反应荧光逐渐猝灭，荧光在2-3min内逐渐消失，如果胺以气态形式存在，反应速率会增加，基于3σ/斜率基础的检测限，检测出氨的lod为42.1μm，腐胺为14.9μm，三乙胺为33.2μm；virginia valderrey团队开发了一种探针，将其溶解于二氯甲烷溶液中可以在所需时刻通过光照射被激活，其灵敏度可以检测溶液中浓度低至10μm的胺。此外，将dae实际固定在纸上，可以在30秒内检测高于12ppbv阈值的气相中的生物胺，例如尸胺。

4、由于生物胺结构多样、成分复杂，目前开发的以生物胺为目标的荧光探针普遍存在灵敏度较低，而且面临背景干扰的问题。近年来开发的反应型荧光探针虽然在灵敏度和信噪比上有一定程度的提高，但其中大部分只能在水溶液中检测生物胺，在中极性液体中检测生物胺的荧光探针技术还尚未成熟。因此，食品质量安全检验领域亟需一种针对中极性溶液中生物胺进行特异性、快速、高灵敏检测的荧光探针及可视化的检测方法。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种类花菁红外荧光探针及其合成方法与应用，此红外荧光探针能够以中极性溶剂作为媒介，选择检测食品腐败时产生的微量生物胺，实现对微量生物胺的可视化、高灵敏度检测。

2、本发明的技术方案如下：

3、3、本发明目的之一在于提供一种比率型半花菁荧光探针，半花菁荧光探针标记为fs-a1，分子式为c26h29n2o2+，化学结构式如ⅰ所示：

4、

5、本发明目的之二在于提供一种比率型半花菁荧光探针的合成方法，包括以下步骤：

6、(1)将2,3,3-三甲基吲哚与ch3i溶于硝基甲烷中组成反应混合物，在室温下回流反应后除去溶剂，得到白色化合物，分离纯化后得到化合物1，合成过程如下：

7、

8、(2)将化合物1和7-(二乙胺基)香豆素-3-甲醛溶解在无水乙醇中，加入无水乙酸钠，回流反应后除去溶剂，得到紫色化合物，分离纯化后得到比率型半花菁荧光探针fs-a1，合成过程如下：

9、

10、进一步的，所述步骤(1)中2,3,3-三甲基吲哚与ch3i的摩尔比为1:5。

11、进一步的，所述步骤(1)中硝基甲烷浓度为5％。

12、进一步的，所述步骤(1)中回流反应时间为22-25h。

13、进一步的，所述步骤(2)中分离纯化采用柱层析分离。

14、进一步的，所述步骤(1)中柱层析分离中层析淋洗液为二氯甲烷/甲醇混合溶液，二者体积比为10：1。

15、进一步的，所述步骤(2)中化合物1、7-(二乙胺基)香豆素-3-甲醛与无水乙酸钠的摩尔比1:1:0.1。

16、进一步的，所述步骤(2)中回流反应温度为80-90℃，回流反应时间为15-18h。

17、进一步的，所述步骤(2)中柱层析分离中层析淋洗液为二氯甲烷/甲醇混合溶液，二者体积比为15：1。

18、本发明目的之三在于提供一种比率型半花菁荧光探针在生物胺的高灵敏度检测中的应用。

19、进一步的，当中等极性的脂溶性溶剂-乙腈中存在生物胺时，所述红外荧光探针fs-a1能够快速与生物胺发生亲核加成反应，产生明显的颜色变化。

20、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

21、1、本发明设计了一种比率型半花菁荧光探针fs-a1，是一种较理想的快速灵敏检测生物胺的传感器。此荧光探针在中极性的溶液中溶解效果好且与生物胺水溶液互溶效果好，能够以中极性溶剂作为媒介，在非常温和的条件下与生物胺反应，发生响应快速(30s)、高灵敏度的强烈传感过程，实现对生物胺的实时定量的检测，发挥检测食物腐败过程中生物胺的功能。

22、2、当本发明所合成的比率型半花菁荧光探针fs-a1能够直接检测生物胺，当与生物胺反应时，荧光探针溶液的颜色从原本的深紫色变为浅紫色、无色，再逐渐变为淡黄色，颜色变化显著，可以直观地从视觉上实现“裸眼”检测生物胺，可用于腐败食物中生物胺的安全性评估，在可视化检测和检测试纸的开发方面具有广阔的应用前景。

23、3、与现有荧光探针技术相比，本发明中比率型半花菁荧光探针fs-a1的合成方法简单，合成过程快速，操作步骤简易，并且产率可观，对于环境友好，合成的比率型半花菁荧光探针fs-a1可以实现对生物胺的微摩水平监测，在食品安全领域具有良好的发展前景。

24、附图标记

25、图1为本发明实施例1中比率型半花菁荧光探针fs-a1的合成原理图；

26、图2为本发明实施例2中使用比率型半花菁荧光探针fs-a1检测不同天数的实际样品虾的荧光强度变化图，其中，图2a的荧光光谱激发光为410nm，图2b的荧光光谱激发光为579nm；

27、图3为本发明实施例3中使用比率型半花菁荧光探针fs-a1检测不同天数的实际样品肉的荧光强度变化图，其中，图3a的荧光光谱激发光为410nm，图2b的荧光光谱激发光为579nm；

28、图4为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与10eq的乙二胺在不同溶剂中反应的紫外光谱特性图；

29、图5为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与10eq的乙二胺在不同溶剂中反应的荧光光谱特性图，其中图5a激发光为410nm，图5b激发光为579nm；

30、图6为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与乙二胺作用的紫外光谱特性图；

31、图7为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与正丁胺作用的紫外光谱特性图；

32、图8为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与二乙烯三胺作用的紫外光谱特性图；

33、图9为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与苯乙胺作用的紫外光谱特性图；

34、图10为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与1，7-二氨基庚烷作用的紫外光谱特性图；

35、图11为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与1,4-丁二胺作用的紫外光谱特性图；

36、图12为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与乙二胺作用的荧光光谱特性图，其中，图12a的激发光为410nm，图12b的激发光为579nm；

37、图13为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与正丁胺作用的荧光光谱特性图，其中，图13a的激发光为410nm，图13b的激发光为579nm；

38、图14为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与二乙烯三胺作用的荧光光谱特性图，其中，图14a的激发光为410nm，图14b的激发光为579nm；

39、图15为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与苯乙胺作用的荧光光谱特性图，其中，图15a的激发光为410nm，图15b的激发光为579nm；

40、图16为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与1，7-二氨基庚烷作用的荧光光谱特性图，其中，图16a的激发光为410nm，图16b的激发光为579nm；

41、图17为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与1,4-丁二胺作用的荧光光谱特性图，其中，图17a的激发光为410nm，图17b的激发光为579nm；

42、图18为本发明性能测试中比率型半花菁荧光探针fs-a1与相同浓度的不同胺类作用的荧光倍数变化图，其中激发光为410nm。