一种新型的吲哚半花菁类SO32-比率荧光探针及其应用的制作方法

本发明涉及有机小分子荧光探针领域，尤其涉及一种吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的吲哚半花菁类so3^2-比率荧光探针及其应用。

背景技术：

亚硫酸盐广泛应用于食品、工业中做防腐剂、抗氧剂、抑菌剂等，并在过去的几十年里—度用于水果和蔬菜保鲜和储存。此外，亚硫酸盐在药物制造中具有维护药物稳定性的作用。尽管如此，亚硫酸盐在使用过程中也可引起很多问题。例如，高浓度的亚硫酸盐可引起哮喘及过敏症状，大量亚硫酸盐会导致水溶解氧的浓度降低，从而导致严重的环境问题。所以,发明具有高度灵敏度、方便快捷检测亚硫酸盐含量的方法对食品安全和环境检测是十分重要的。

直到现在，用于定量检测亚硫酸盐的分析方法包括电化学，色谱，吸收，和荧光探针等方法。在上述方法中由于荧光探针灵敏度高，选择性好，操作简单，和生物成像等被广泛应用。

近几年文献中报导的大部分用于检测亚硫酸根离子的荧光探针是以荧光发射强度的增强或减弱作为响应信号,易受到例如外部环境、检测底物浓度和仪器设备灵敏度等因素的影响。而比率型荧光探针可以大大降低外部因素的影响，目前用于检测亚硫酸盐的比率荧光探针很少。因此，开发新型荧光染料，用于构建亚硫酸根离子比率荧光探针是一项非常有意义的工作。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明解决的问题是提供一种两个信号响应变化的、选择性好的so3^2-比率荧光探针及其应用。

本发明的技术方案是：一种吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的吲哚半花菁类so3^2-比率荧光探针，其化学结构式如式（1）所示：

（1）

本发明还包括so3^2-比率荧光探针的应用，式（1）化合物在中性水溶液中对so3^2-有独特的荧光选择性。

本发明还包括so3^2-比率荧光探针的合成方法，在二氯甲烷溶液中，将4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑-3-甲酸、3,3-二甲基-1-乙基-2-（4-（哌嗪基）-苯乙烯基）吲哚碘化物、dmap、edc按照摩尔比1:1.2:1.5:1.5投料，常温反应24小时，得到3,3-二甲基-1-乙基-2-（n-(4-苯基-3-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑甲酰基)-4-（哌嗪基）苯乙烯基）吲哚碘化物。

配制该so3^2-比率荧光探针的pbs溶液，分别加入定量的naso3，naaco，nabr，nah2po4，nacl,na2co3，nahco3，naf，na2hpo4，nahs，nai，nano2，nano3，na2s2o3，na2so4，fecl3，cacl2，cucl2，kcl，nacl，zncl2，gsh，hcy，cys的水溶液，通过荧光光谱测试来研究对不同离子及氨基酸的选择性，其荧光发射波谱强度变化表明：本发明所述吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的吲哚半花菁类so3^2-比率荧光探针，即式（1）化合物对so3^2-有独特的荧光选择性，如图1所示。逐渐加入so3^2-至10当量后，化合物1在578nm处荧光强度明显降低，同时，在470nm处荧光强度明显增强，如图1所示。因此，3,3-二甲基-1-乙基-2-（n-(4-苯基-3-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑甲酰基)-4-（哌嗪基）苯乙烯基）吲哚碘化物，即式（1）化合物作为so3^2-比率荧光探针具有巨大的应用。

本发明提供了一种吡啶并[1,2-a]苯并咪唑取代的吲哚半花菁类so3^2-比率荧光探针，即式（1）化合物，实验证明本发明所述式（1）化合物可与so3^2-在水溶液中以化学计量比1:10反应，在反应过程中，由于亚硫离子破坏了3,3-二甲基-1-乙基-2-（n-(4-苯基-3-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑甲酰基)-4-（哌嗪基）苯乙烯基）吲哚碘化物间的共轭双键，从而使双键断开，使供体4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑与受体吲哚碘化物间不能发生共轭，导致化合物1在578nm处荧光强度明显降低，同时，在470nm处荧光强度明显增强。由此可证实本发明所述式（1）化合物在水溶液中对so3^2-有独特的荧光选择性、较高的灵敏度及较强的抗其它离子干扰能力，具有巨大的应用前景。

附图说明

图1：式（1）化合物（5×10^-6m）的中性水溶液中加入等当量的不同阴离子、阳离子、氨基酸后的荧光强度变化图。图中flintensity为荧光强度，wavelength为波长，equiv为倍数。

图2：式（1）化合物（5×10^-6m）的中性水溶液中进行so3^2-荧光滴定图。图中flintensity为荧光强度，wavelength为波长，equiv为倍数。

图3：式（1）化合物（5×10^-6m）和等当量的so3^2-共存中性水溶液中加入等当量的其它金属离子后荧光强度比率的变化柱状图。

图4：式（1）化合物合成方法反应式图。

图5：式（1）化合物（5×10-6m）的中性水溶液中进行so32-荧光滴定图。图中flintensity为荧光强度，wavelength为波长，equiv为倍数。

具体实施方式

实施例1：式（1）化合物的合成方案如下式所示：

具体合成步骤如下：

在25ml圆底烧瓶中依次加入）0.29g（1.0mmol）将4-苯基-吡啶并[1,2-a]苯并咪唑-3-甲酸，0.56g（1.2mmol）3,3-二甲基-1-乙基-2-（4-（哌嗪基）-苯乙烯基）吲哚碘化物、0.18g（1.5mmol）dmap，0.29g（1.5mmol）edc,20ml二氯甲烷，常温反应24小时。tlc检测反应完成后，停止加热，冷却至室温后加入约1g硅胶，在真空旋转仪上浓缩干燥，干法上样，柱层析分离，浓缩，得0.64g紫红色固体，产率86.5%。

核磁共振氢谱测定：¹hnmr（400mhz，cdcl3）：δ8.57(d，1h),8.20(d,2h),8.0(m,3h),7.87(d，2h),7.65(d，1h),7.50(ddd，9h),6.95(d，1h),6.82(d,2h),4.90(d,2h),3.96(d,1h),3.53(dd,2h),3.26(dd,2h),3.07(m,2h),2.23(s,1h),1.78(s,6h),1.58(t,3h).

实施例2：

向式（1）化合物（5×10^-5m）的中性溶液中分别加入10当量的so3^2-，aco^-，br^-，h2po4^-，cl^-，co3^-，hco3^-，f^-，hpo4^2-，hs^-，i^-，no2^-，no3^-，s2o3^2-，so4^2-，fe³⁺，ca²⁺，cu²⁺，k⁺，na⁺，zn²⁺，gsh，hcy和cys后，测其在470nm以及578nm荧光发射强度比值变化发现：式（1）化合物对so3^2-有独特的荧光选择性，加入10当量的so3^2-后，化合物1在578nm处荧光强度明显降低，同时，在470nm处荧光强度明显增强，i470/i578=7.19,如图2所示。

实施例3：

式（1）化合物（5×10^-5m）的中性水溶液中分别加入10当量的so3^2-，aco^-，br^-，h2po4^-，cl^-，co3^-，hco3^-，f^-，hpo4^2-，hs^-，i^-，no2^-，no3^-，s2o3^2-，so4^2-，fe³⁺，ca²⁺，cu²⁺，k⁺，na⁺，zn²⁺，gsh，hcy和cys后，测其在470nm以及578nm荧光发射曲线变化发现：式（1）化合物对其它离子有较强的抗干扰能力，如图3所示。