一种化合物及制备与在比率检测次氯酸荧光传感器中的应用

本发明涉及精细化工的荧光传感器领域，尤其涉及一种化合物及制备与在比率检测次氯酸荧光传感器中的应用。

背景技术：

1、次氯酸盐作为一种强氧化剂，在食品加工领域被广泛用于破坏微生物活性，延缓食品变质，延长食品保质期。由于其关键的抗菌性能，次氯酸通常也被用作饮用水、卫生废水和游泳馆的消毒剂。此外，clo-是活体中重要的ros之一，由髓过氧化物酶(mpo)由h2o2和cl-产生，在免疫系统中具有重要功能，可以识别入侵细菌并将其杀死。然而，生命系统中不规则的clo-水平可导致一些严重疾病，包括类风湿关节炎、肾脏疾病、哮喘、癌症。实验研究表明，蔬菜和水果中允许的氯含量在50～200mg/l范围内，体内hocl的生理参与含量确定在5～25μmol/l范围内。根据《中华人民共和国饮用水卫生标准》，饮用水剩余氯含量设定为4mg/l。因此，迫切需要开发快速高效的次氯酸盐检测策略，用于环境质量监测、疾病诊断和发病机制分析等。与经典的次氯酸盐检测技术如电位法、电致化学发光法，比色测定，荧光探针由于其无创、高时空分辨率、优异的灵敏度、良好的选择性和对分析物的原位检测等优点，越来越被认为是一种有前途的检测手段。其中，clo-选择性荧光探针已被广泛报道。这类探针的研发重点在于设计基于次氯酸盐强氧化的化学反应响应位点。目前报道的clo荧光探针的识别位点主要有:含硫、含硒、含碲，含氮、含氧、双键等方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种快速高效的次氯酸盐检测策略，具体是一种比率检测次氯酸荧光传感器及其制备方法与应用，本发明提供了一种化合物及制备与在比率检测次氯酸荧光传感器中的应用。本发明通过吩噻嗪染料和苯并噻唑设计合成了一种基于硫氧化识别次氯酸的近红外比率荧光传感器化合物peb。研究了作为荧光传感器的化合物peb可以在其他活性氧和离子存在的情况下选择性地检测clo-，并且可实现裸眼识别。更重要的是，化合物peb具有良好的荧光性质，快速的响应时间(10s以内)、灵敏度高、选择性高的特点，可用于植物根系和植物细胞中次氯酸盐的实时检测，在农业、食品方面具有良好的经济效应。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：一种化合物peb，其化学名称是：(e)-2-(3-(2-(苯并[d]噻唑-2-基)-2-氰基乙烯基)-2-甲氧基-10h-吩噻嗪-10-基)乙酸乙酯，具有如下结构式：

3、

4、本发明进一步提供了一种化合物peb的制备方法，包括如下步骤：

5、将2-甲氧基吩噻嗪溶于无水dmf中与溴乙酸乙酯反应，ki作催化剂，生成化合物ⅱ，化合物ⅱ和三氯氧磷在无水dmf反应生成化合物ⅰ；最后将化合物ⅰ与苯并噻唑-2-乙腈溶于乙醇中反应后得到所述化合物peb；

6、其中化合物ⅱ的结构式为：

7、

8、化合物ⅰ的结构式为：

9、

10、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述2-甲氧基吩噻嗪与溴乙酸乙酯的摩尔比为4.36：3.62。

11、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，生成化合物ⅱ的反应是在惰性气氛中进行的；生成化合物ⅱ的反应温度为100℃，反应时间为8h。

12、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，化合物ⅱ和三氯氧磷分别溶于无水dmf是在0℃、惰性气氛条件下进行的；化合物ⅱ和三氯氧磷在无水dmf中混合后，反应温度为60℃，反应时间为5h。

13、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，化合物ⅱ和三氯氧磷在无水dmf中混合反应后将反应混合物倒入冰水中，用碱性溶液调节ph至7后，固体沉淀，过滤、洗涤、真空干燥，获得化合物ⅰ。

14、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述化合物ⅰ与苯并噻唑-2-乙腈的摩尔比为0.87：0.96。

15、作为本发明制备方法技术方案的进一步改进，所述化合物ⅰ与苯并噻唑-2-乙腈溶于乙醇后是在78℃、惰性气氛中反应8h后，得到所述化合物peb。

16、本发明还提供了化合物peb作为比率型荧光传感器在检测次氯酸中的应用。

17、本发明进一步提供了化合物peb在细胞荧光成像中的应用。

18、本发明所述化合物peb作为荧光传感器在乙醇/pbs(v/v，1:1，ph＝7.4)缓冲溶液中，对次氯酸具有非常好的选择性，在加入次氯酸前，用440nm激发，收集到641nm的荧光信号，荧光强度比值(f513/f641)为0.24，随着次氯酸的加入，641nm处的荧光减弱，而513nm荧光信号逐渐增强，当加入5等当量的次氯酸后，荧光强度比值(f513/f641)为14.59，增大了约60.79倍。两个发射峰的位移超过128nm，实现了在比率型荧光探针中对发射双峰的有效区分，并且实现了在体外和细胞内对次氯酸的比率型荧光检测。

19、本发明所述化合物peb作为荧光传感器对次氯酸实现了近红外荧光比率检测，检测限较低；响应速度快。其荧光强度比值(f513/f641)与次氯酸的浓度表现出良好的线性关系。鉴于此，可应用于乙醇/pbs(v/v，1:1，ph＝7.4)缓冲溶液中次氯酸的检测和植物活细胞中次氯酸的荧光显微成像，因此具有良好的应用前景。

20、本发明所述化合物peb作为荧光传感器对次氯酸具有非常好的抗干扰能力，荧光传感器在常见的离子(·oh,o2-,h2o2,·no,tbo·,tbhp,co32-,po43-,br-,f-,no3-,aco-,hg2+,ca2+,cu2+,al3+,mg2+,fe3+,k+)存在的体系中，测定荧光强度的变化，发现只有次氯酸能引起荧光强度变化，不受常见活性物质的影响。

21、本发明所述化合物peb作为荧光传感器，与现有的次氯酸荧光传感器相比，由于能对次氯酸响应表现出好的灵敏度，响应速度快，不受常见活性物质等背景的干扰，实现近红外比率检测等方面的性能优异。鉴于此，可应用于次氯酸的实时检测和植物活细胞中次氯酸含量的荧光显微成像，因此具有良好的应用前景。

22、本发明所述化合物peb作为荧光传感器具有以下显著的特征：

23、(1)在吩噻嗪的n原子上引进链状酯基，合成新化合物ⅰ，ⅱ，peb；

24、(2)在乙醇/pbs(v/v，1:1，ph＝7.4)缓冲溶液中，对次氯酸可以实现近红外比率检测；

25、(3)选择性好，对其他干扰离子几乎无响应；

26、(4)生理条件下检测次氯酸不受ph干扰；

27、(5)在加入次氯酸后，自然光下，溶液颜色由红色变为黄色，可实现裸眼识别；

28、(6)灵敏度高，响应速度快；

29、(7)可以实现植物活细胞中次氯酸的荧光显微成像。

技术特征：

1.一种化合物peb，其特征在于，具有如下结构式：

2.如权利要求1所述一种化合物peb的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种化合物peb的制备方法，其特征在于，所述2-甲氧基吩噻嗪与溴乙酸乙酯的摩尔比为4.36：3.62。

4.根据权利要求2所述的一种化合物peb的制备方法，其特征在于，生成化合物ⅱ的反应是在惰性气氛中进行的；生成化合物ⅱ的反应温度为100℃，反应时间为8h。

5.根据权利要求2所述的一种化合物peb的制备方法，其特征在于，化合物ⅱ和三氯氧磷分别溶于无水dmf是在0℃、惰性气氛条件下进行的；化合物ⅱ和三氯氧磷在无水dmf中混合后，反应温度为60℃，反应时间为5h。

6.根据权利要求2所述的一种化合物peb的制备方法，其特征在于，化合物ⅱ和三氯氧磷在无水dmf中混合反应后将反应混合物倒入冰水中，用碱性溶液调节ph至7后，固体沉淀，过滤、洗涤、真空干燥，获得化合物ⅰ。

7.根据权利要求2所述的一种化合物peb的制备方法，其特征在于，所述化合物ⅰ与苯并噻唑-2-乙腈的摩尔比为0.87：0.96。

8.根据权利要求2所述的一种化合物peb的制备方法，其特征在于，所述化合物ⅰ与苯并噻唑-2-乙腈溶于乙醇后是在78℃、惰性气氛中反应8h后，得到所述化合物peb。

9.如权利要求1所述一种化合物peb作为比率型荧光传感器在检测次氯酸中的应用。

10.如权利要求1所述一种化合物peb在细胞荧光成像中的应用。

技术总结
本发明涉及精细化工的荧光传感器领域，尤其涉及一种化合物及制备与在比率检测次氯酸荧光传感器中的应用，化合物PEB的化学名称是：（E）‑2‑（3‑（2‑（苯并[d]噻唑‑2‑基）‑2‑氰基乙烯基）‑2‑甲氧基‑10H‑吩噻嗪‑10‑基）乙酸乙酯，本发明所述化合物PEB作为荧光传感器，与现有的次氯酸荧光传感器相比，由于能对次氯酸响应表现出好的灵敏度，响应速度快，不受常见活性物质等背景的干扰，实现近红外比率检测等方面的性能优异。鉴于此，可应用于次氯酸的实时检测和植物活细胞中次氯酸含量的荧光显微成像，因此具有良好的应用前景。

技术研发人员：田茂忠,夏文慧,宋金萍,申思懿,王玉珍,朱永军,袁跃华,冯锋
受保护的技术使用者：山西大同大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/8