一种有机小分子探针及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明属于检测技术领域，公开了一种有机小分子探针及其制备方法和应用。所述有机小分子探针的化学结构如式(I)所示。所述制备方法为：将萘基荧光素、有机溶剂和三乙胺搅拌混合均匀，然后滴加氯甲酸烯丙酯，室温反应后萃取，浓缩有机相，经柱层析，得到所述有机小分子探针。本发明有机小分子探针的合成只需要一步，并且后处理过程简单，易于操作，产物易得。可实现对一氧化碳的紫外和近红外荧光双响应检测，具有响应快速、特异性高的优点，在环境、生物医药等领域具有广阔的应用前景。
【专利说明】
一种有机小分子探针及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于检测技术领域，具体涉及一种有机小分子探针及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 长期以来，C0被认为是一种有毒气体，C0可以在人体内与血红蛋白中的铁进行配 位，并且这种配位能力比氧气强很多。当任何动物或人吸入高浓度C0后，在短时间内就会造 成毙命，并且这种气体无气味，在自然环境中很难察觉。现代社会使用的水煤气或者液化 气，都可能造成C0的泄露，造成人民生命财产的危害。但是，随着人们对C0的不断研究，发现 C0对人体机能方面也有着重要的调节作用，可以控制肝脏血液循环，调节心血管平滑肌和 自身的新陈代谢。一氧化碳是一种新型的神经递质，主要由血红素氧合酶(hemeoxygenase， H0)催化分解血红素产生。虽然C0起着显著的信号传输作用，但是其在生理与病理功能的许 多方面仍需要进一步的研究。为了更好地检测生物体内以及环境中C0的浓度，研究具有高 灵敏性，高选择性监测C0浓度的方法具有非常重要的意义。
[0003] 传统监测C0的方法有动态库伦法，非分散红外法，贯穿式红外滤波器法和气相色 谱法等，这些方法普遍存在一些缺陷，例如:仪器价格昂贵，前处理复杂，携带不方便等。近 年来，随着荧光探针检测技术的不断发展，小分子荧光探针逐渐显现出独特的优势，比如操 作简便、灵敏度高、对仪器要求不高，可实现可视化快速检测等众多优点，使得有机小分子 荧光探针成为环境以及生物医药领域重要的检测手段。因此，发展新型的应用于C0检测的 有机小分子比色和荧光探针具有重要的研究和应用价值。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种有机小分 子探针。
[0005] 本发明的另一目的在于提供上述有机小分子探针的制备方法。
[0006] 本发明的再一目的在于提供上述有机小分子探针作为比色探针或荧光探针用于 一氧化碳的含量检测。
[0007] 本发明目的通过以下技术方案实现：
[0008] -种有机小分子探针，所述有机小分子探针的化学结构如式(I)所不：
[0010]上述有机小分子探针的制备方法，包括以下制备步骤:将萘基荧光素、有机溶剂和 三乙胺搅拌混合均匀，然后滴加氯甲酸烯丙酯，室温反应后萃取，浓缩有机相，经柱层析，即 可得到所述有机小分子探针。其合成路线图如图1所示。
[0011] 所述的有机溶剂包括乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺等，优选二氯 甲烧、四氢呋喃和N，N-二甲基甲酰胺。
[0012] 优选地，所述的萘基荧光素、三乙胺和氯甲酸烯丙酯的摩尔比为1:(2.5~4) :(2.5 ~4) 〇
[0013] 优选地，所述的萃取是指用体积比为1:1的水和二氯甲烷的混合溶剂进行萃取。
[0014] 上述有机小分子探针作为比色探针用于一氧化碳的含量检测。
[0015] 上述有机小分子探针作为荧光探针用于一氧化碳的含量检测。
[0016] 本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：
[0017] (1)本发明有机小分子探针的合成只需要一步，并且后处理过程简单，易于操作， 广物易得；
[0018] (2)本发明有机小分子探针用于一氧化碳的含量检测可以通过裸眼观察颜色的变 化，实现快速直接的判定结果；
[0019] ⑶本发明的有机小分子探针实现了双响应快速检测一氧化碳，特异性高，在一般 紫外灯(365nm)下可以观察到荧光颜色变化，基于其特异性和显著的颜色变化，该探针可作 为快速检测一氧化碳的指示剂；
[0020] (4)本发明的有机小分子探针实现了近红外荧光检测一氧化碳，对于检测活细胞 中的一氧化碳具有很好的应用前景。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明有机小分子探针(I)的合成路线图；
[0022] 图2是本发明实施例所得有机小分子探针(I)的1H-NMR谱图；
[0023]图3是本发明实施例所得有机小分子探针(I)的13C_NMR谱图；
[0024] 图4是实施例1所得探针(I)的紫外吸收强度随一氧化碳浓度的变化曲线图；
[0025] 图5是实施例1所得探针(I)的荧光发射强度随一氧化碳浓度的变化曲线图；
[0026] 图6是实施例1所得探针(I)对不同物质的选择性柱状图；
[0027] 图7是实施例1所得探针(I)的溶液在一氧化碳加入前后的溶液颜色对比图；
[0028]图8是实施例1所得探针（I)的溶液在一氧化碳加入前后在365nm紫外照射下的荧 光对比图。
【具体实施方式】
[0029]下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限 于此。
[0030] 以下实施例对于未特别注明的参数，可参照常规技术进行。核磁谱采用瑞士 Bruker公司Avance III 400MHz核磁共振仪测定，氖代氯仿做溶剂。焚光光谱采用日本日立 公司F-4500荧光光谱仪测定。紫外光谱采用日本岛津公司UV-2450测定。
[0031] 实施例1
[0032]本实施例的一种有机小分子探针(I)的合成，具体合成步骤如下：
[0033] 将235mg的萘基荧光素（0.172g，0.4mmol)加入到含有165yL三乙胺（0.120g， 1.2mmol)的N，N-二甲基甲酰胺中（4ml)。室温搅拌下，将106yL氯甲酸稀丙酯（1 .Ommol)缓慢 滴加到上述溶液中。滴加完毕，室温反应12小时。反应完成后，加入水（100ml)和二氯甲烧 (100ml)的混合溶剂萃取，有机相再用水洗3次。收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，浓缩，经 柱层析，即可得有机小分子探针（I)77mg，产率32.1%。所得产物的核磁氢谱图和碳谱图分 别如图2和图3所示。产物鉴定数据如下：
[0034] 4 匪R(400MHz，CDC13)S8.80((1, J = 9.1Hz，2H) ,8.16-8· 11 (m，lH)，7.73((1, J = 2.3Hz，2H)，7.70-7.66(m，2H)，7.60(dd，J = 9.1，2.3Hz，2H)，7.53(d，J = 8.7Hz，2H)，7.15-7. ll(m,lH) ,6.91(d,J = 8.7Hz,2H) ,6.12-6.02(m,3H) ,5.50(ddd,J=17.2,2.7,1.4Hz, 2H),5.40(dd ,J = 10.4,l.lHz,3H),4.83(dt ,J = 5.9,1.3Hz,4H)；
[0035] 13C NMR(101MHz,CDC13)5169.54,153.95,153.29,150.47,146.37,135.35, 135.05,131.02,130.03,126.20,125.24,124.93,124.03,123.77,122.00,121.37,119.77, 118.27,112.62,82.87,69.41。
[0036] 实施例2
[0037] 本实施例的一种有机小分子探针(I)的合成，具体合成步骤如下：
[0038] 将235mg的萘基荧光素（0.172g，0.4mmol)加入到含有165yL三乙胺（0.120g， 1 · 2mmol)的四氢呋喃中（8ml)。室温搅拌下，将127yL氯甲酸烯丙酯（1 · 2mmol)缓慢滴加到上 述溶液中。滴加完毕，室温反应12小时。反应完成后，加入水（100ml)和二氯甲烷（100ml)的 混合溶剂萃取，有机相再用水洗3次。收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，浓缩，经柱层析，即 可得有机小分子探针（I)85mg，产率35.4%。产物鉴定数据同实施例1。
[0039] 实施例3
[0040]本实施例的一种有机小分子探针(I)的合成，具体合成步骤如下：
[00411 将235mg的萘基荧光素（0.172g，0.4mmol)加入到含有165yL三乙胺（0.120g， 1 · 2mmo 1)的二氯甲烷中（8ml)。室温搅拌下，将169yL氯甲酸烯丙酯（1 · 6mmo 1)缓慢滴加到上 述溶液中。滴加完毕，室温反应12小时。反应完成后，加入水（100ml)和二氯甲烷（100ml)的 混合溶剂萃取，有机相再用水洗3次。收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，浓缩，经柱层析，即 可得有机小分子探针(I)89mg，产率37.1%。所得产物的核磁氢谱图和碳谱图同实施例1。
[0042] 性能测试：
[0043] (1)探针(I)的紫外吸收强度随一氧化碳浓度的变化：
[0044] 取实施例1制备的有机小分子探针（I)各自溶于二甲亚砜中，配制成10mM储备液。 取探针（I)储备液用体积比为4:6的DMS0/PBS缓冲溶液（1 OmM，pH= 7.40)稀释，配制成1 ΟμΜ 的探针（I)溶液，加入四氯钯酸钠至浓度为60μΜ，作为检测系统，再加入不同当量的C0RM-3 (〇-1〇当量），混匀后室温放置45分钟后开始测试。采用紫外分光光度计测定其紫外吸收光 谱。随着C0RM-3的浓度增加，在620nm处出现了新的吸收峰。测试结果如图4所示。
[0045] (2)探针(I)的荧光发射强度随一氧化碳浓度的变化：
[0046] 取实施例1制备的有机小分子探针（I)各自溶于二甲亚砜中，配制成10mM储备液。 取探针（I)储备液用体积比为4:6的DMS0/PBS缓冲溶液（1 OmM，pH= 7.40)稀释，配制成1 ΟμΜ 的探针（I)溶液，加入四氯钯酸钠至浓度为60μΜ，作为检测系统，再加入不同当量的C0RM-3 (〇-1〇当量），混匀后室温放置45分钟后开始测试荧光。测试结果如图5所示。探针（I)在 620nm激发下，焚光发射非常微弱，加入⑶RM-3后，670nm处出现一个新的发射峰，并随着 C0RM-3浓度的增加，670nm处荧光强度逐渐增强。
[0047] (3)探针（I)对不同离子的选择性：
[0048]同上（1)和(2)待测液相同的配制方法配置紫外和荧光待测液，采用紫外可见分光 光度计与荧光分光光度计测定探针（I)与不同物质孵育下的紫外和荧光变化，探针（I)与 C0RM-3在室温下孵育45分钟后进行测试。测试结果如图6所示。由图6可看出，探针（I)与 C0RM-3孵育后，620nm处的吸收强度（图6A)与670nm处的荧光发射强度（图6B)均明显增加， 而与其他物质孵育后，紫外和荧光强度没有明显变化，说明探针(I)对一氧化碳具有很好的 选择性响应。
[0049] (4)探针(I)对一氧化碳的可视化检测：
[0050] 同上（1)待测液相同的配制方法配置两份待测液，进行可视化检测。加入⑶RM-3 后，体系的颜色发生了非常显著的改变，由无色变为浅蓝色（图7)。在紫外灯（365nm)照射 下，探针（I)本身几乎没有荧光发射，加入C0RM-3后样品发出强烈的红色荧光（图8)。以上结 果表明，探针（I)具有紫外和荧光双响应，并且可以通过裸眼观测颜色变化来快速检测一氧 化碳。
[0051] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的 限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化， 均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种有机小分子探针，其特征在于所述有机小分子探针的化学结构如式(I)所示：2. 权利要求1所述的一种有机小分子探针的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤： 将萘基荧光素、有机溶剂和三乙胺搅拌混合均匀，然后滴加氯甲酸烯丙酯，室温反应后萃 取，浓缩有机相，经柱层析，得到所述有机小分子探针。3. 根据权利要求2所述的一种有机小分子探针的制备方法，其特征在于:所述的有机溶 剂包括乙腈、四氢呋喃、二氯甲烷或N，N-二甲基甲酰胺。4. 根据权利要求3所述的一种有机小分子探针的制备方法，其特征在于:所述的有机溶 剂是指二氯甲烷、四氢呋喃或N，N-二甲基甲酰胺。5. 根据权利要求2所述的一种有机小分子探针的制备方法，其特征在于:所述的萘基荧 光素、三乙胺和氯甲酸烯丙酯的摩尔比为1:(2.5~4) :(2.5~4)。6. 根据权利要求2所述的一种有机小分子探针的制备方法，其特征在于:所述的萃取是 指用体积比为1:1的水和二氯甲烷的混合溶剂进行萃取。7. 权利要求1所述的有机小分子探针作为比色探针用于一氧化碳的含量检测。8. 权利要求1所述的有机小分子探针作为荧光探针用于一氧化碳的含量检测。
【文档编号】G01N21/78GK105885830SQ201610264523
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】颜金武, 张雷, 李晶
【申请人】华南理工大学