S探針的制備及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熒光探針領(lǐng)域，具體設(shè)計(jì)一種基于保護(hù)與脫保護(hù)機(jī)理的硫化氫熒光探 針的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 硫化物是表示水體質(zhì)量的重要參數(shù)之一，其存在能夠消耗水體中的氧氣，導(dǎo)致水 生生物的死亡。在有機(jī)物豐富、pH值較低的水域，硫化物極易生成具有臭雞蛋氣味的有毒 氣體硫化氫（H2S)。H2S是生成具有強(qiáng)腐蝕性物質(zhì)硫酸的前驅(qū)體，對(duì)環(huán)境有很大的危害；而且 還是一種強(qiáng)烈的神經(jīng)毒素，人體吸入不同濃度的H2S會(huì)產(chǎn)生頭痛、頭暈、嘔吐、頃刻死亡等[2] 癥狀，嚴(yán)重威脅著人類的生存與發(fā)展。
[0003] 最新的研究表明，H2S是繼C0、NO之后發(fā)現(xiàn)的第三種內(nèi)源性氣體信號(hào)分子，在神經(jīng) 信號(hào)傳導(dǎo)過程中起著十分重要的調(diào)節(jié)作用，與生理過程和病理過程緊密聯(lián)系，具有調(diào)節(jié)細(xì) 胞生長(zhǎng)、保護(hù)心血管系統(tǒng)及抗氧化等 [3]作用。H2S水平異常還被認(rèn)為與阿爾茲海默氏癥、唐 氏綜合癥、糖尿病和肝硬化等[4]密切相關(guān)。硫化氫的生理學(xué)和病理學(xué)功能研究已經(jīng)成為目 前化學(xué)與生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。
[0004] 熒光探針在分析檢測(cè)上具有專一性好、選擇性高和識(shí)別響應(yīng)快的特點(diǎn)；熒光探針 在化學(xué)結(jié)構(gòu)上易于設(shè)計(jì)、修飾和改進(jìn)，能滿足不同檢測(cè)對(duì)象的需要。檢測(cè)硫化氫的熒光探針 已有報(bào)道，但大多會(huì)受到巰基化合物(如半胱氨酸，谷胱甘肽，高半胱氨酸、苯硫酚）的影響， 選擇性不高。我們利用保護(hù)與脫保的有機(jī)反應(yīng)機(jī)理來設(shè)計(jì)硫化氫的熒光探針，利用硫化氫 的親核性，從而提高了熒光探針的選擇性，脫保護(hù)后的熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)從而提高了分析 檢測(cè)的靈敏度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于保護(hù)與脫保護(hù)機(jī)理的熒光探針針對(duì)性檢測(cè)硫化 氫及該探針的制備方法及用途，從而快速準(zhǔn)確、靈敏地檢測(cè)化學(xué)樣品、生物樣品或醫(yī)學(xué)樣品 中的硫化氫的定量和定性分析與熒光成像。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案： 一種基于保護(hù)與脫保護(hù)機(jī)理的硫化氫熒光探針，其特征在于，所述的熒光探針的結(jié)構(gòu) 式為：
所述的硫化氫熒光探針，其特征在于其結(jié)構(gòu)式中香豆素7位的羥基被保護(hù)基團(tuán)2, 4-二 硝基苯磺?；Ｗo(hù)，幾乎沒有熒光。
[0007] 所述的基于保護(hù)與脫保護(hù)的熒光探針與硫化氫作用后，釋放出香豆素的熒光，熒 光顯著增強(qiáng)，具有靈敏度高的優(yōu)點(diǎn)。另外該探針的選擇性高，半胱氨酸，谷胱甘肽，高半胱氨 酸、苯硫酸對(duì)檢測(cè)硫化氫的影響很小。
[0008] 所述的硫化氫熒光探針的制備方法，其特征在于包括以下2個(gè)步驟： 將2，4-二羥基苯甲醛和苯并噻唑-2-乙腈溶解到乙醇中，然后滴加哌啶，室溫?cái)嚢柽^ 夜。次日，反應(yīng)體系中有大量黃色沉淀析出，抽濾，得到的濾餅加入到稀鹽酸溶液中，形成的 懸濁液在130 °C下水解過夜。過濾反應(yīng)液，濾餅用水洗滌至呈中性，油栗抽干后，用硅膠柱 層析分離純化，得到黃色的化合物1固體。
[0009] 稱取3-苯并噻唑-7-羥基香豆素和2, 4-二硝基苯磺酰氯于50ml的圓底燒瓶中， 往其中加入N，N-二甲基甲酰胺，三乙胺作催化劑，在50°C的溫度下加熱攪拌2小時(shí)。自然 冷卻至室溫，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)至分液漏斗中，向漏斗中加入二氯甲烷以及水萃取，收集二氯甲烷 清液，多次直至產(chǎn)物全部被萃取。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使其濃縮，用硅膠柱層析分離純化，用石油醚和 二氯甲烷作洗脫劑，分離純化得到淡橘色的固體化合物2。
[0010] 本發(fā)明提供的探針是基于羥基的保護(hù)與去保護(hù)的新穎結(jié)構(gòu)，具有光穩(wěn)定性好，較 高的摩爾消光系數(shù)、較高的熒光量子產(chǎn)率、對(duì)PH不敏感等特性，具有較好的水溶性，適合分 析檢測(cè)生物樣品中硫化氫的定量和定性分析與熒光成像。
[0011] 本發(fā)明提供的熒光探針可以用于化學(xué)樣品、生物樣品或醫(yī)學(xué)樣品中硫化氫的定量 分析與熒光成像。
[0012] 本發(fā)明提供的探針，突出的優(yōu)點(diǎn)是： 本發(fā)明提供的熒光探針只有兩步合成，且合成簡(jiǎn)單，產(chǎn)率較高。
[0013]由于本探針的設(shè)計(jì)是基于羥基的保護(hù)與脫保護(hù)反應(yīng)，所以選擇性高，其中半胱氨 酸，谷胱甘肽，高半胱氨酸、苯硫酚對(duì)探針響應(yīng)很小。
[0014] 本探針是熒光增強(qiáng)型的，與未加入硫離子的探針溶液，增強(qiáng)倍數(shù)達(dá)到20倍，靈敏 度高。
[0015] 在探針結(jié)構(gòu)中由于保護(hù)基團(tuán)為2, 4-二硝基苯磺?；?，探針本身的熒光被淬滅，當(dāng) 與硫離子反應(yīng)后，羥基的保護(hù)基團(tuán)脫保護(hù)，熒光迅速增強(qiáng)，在365nm的手持熒光燈下肉眼可 見，可用于可視化檢測(cè)硫化氫。
[0016]
【附圖說明】
[0017] 圖1探針的合成路線 圖2探針2與不同濃度的硫氫根離子響應(yīng)的熒光光譜 圖 3 探針 2(5yM)對(duì)各種離子熒光響應(yīng)。1:N02;2:N3;3:HC03;4:SCN;5:C10，6:02; 7:N0 ;8:H202;9:S0 32 ;10:S2032 ;11:半胱氨酸；12:苯硫酚；13:谷胱甘肽；14:NaHS 圖4探針在490nm處熒光強(qiáng)度隨時(shí)間的響應(yīng)曲線
【具體實(shí)施方式】
[0018] 下面的實(shí)施例只是用于詳細(xì)說明本發(fā)明，并不以任何方式限制發(fā)明的范圍。
[0019] 實(shí)施例探針的合成： 向50ml的圓底燒瓶中加入2，4-二羥基苯甲醛（345. 3mg, 2. 5mmol)和苯并噻 唑-2-乙腈（435. 6mg，2. 55mmol)，加入5mL乙醇溶解，然后滴加5滴哌啶，室溫?cái)嚢柽^ 夜。次日，反應(yīng)體系中有大量黃色沉淀析出，抽濾得到大量的黃色沉淀，將得到的濾餅加入 到40mL10%的稀鹽酸溶液中，形成的懸濁液在130 °C加熱攪拌水解過夜。將酸煮后的溶 液冷卻至室溫，用NaOH稀溶液調(diào)節(jié)pH至中性，過濾反應(yīng)液，并用大量的水洗滌濾餅，油栗抽 干后，用硅膠柱層析分離純化(二氯甲烷：乙醇=5 :l，v/v)，得到黃色的化合物1固體（530 mg, 1.79mmol)，產(chǎn)率：71. 6%。
[0020] 稱取3-苯并噻唑-7-羥基香豆素59mg(0. 2mmol)和2, 4-二硝基苯磺酰氯80 mg(0.6mmol)于50ml的圓底燒瓶中，往其中加入12mlN,N-二甲基甲酰胺，10滴的三 乙胺作催化劑，在50°C的溫度下加熱攪拌2小時(shí)。自然冷卻至室溫，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)至分液漏斗 中，向漏斗中加入二氯甲烷以及水萃取，水會(huì)與DMF互溶，大量黃色沉淀析出，而水與二氯 甲烷不能互溶，產(chǎn)物卻可溶于二氯甲烷，收集二氯甲烷清液，多次直至產(chǎn)物全部被萃取。旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)使其濃縮，用硅膠柱層析分離純化，用石油醚和二氯甲烷配比極性，分離得到淡橘黃 色的溶液，為產(chǎn)物，旋干得到淡橘色的固體化合物2 (73.6mg，0. 14mmol)，產(chǎn)率為70.0%。
[0021] 實(shí)施例光譜的測(cè)定： 在試管中加入0.03mL探針母液（5X10 4mol/L)，0. 27mL乙醇，和2. 7mLpH值為 7. 4的PBS緩沖溶液，混合均勻，然后加入不同濃度的硫離子/硫氫根離子溶液，反應(yīng)5min 后進(jìn)行光譜測(cè)定。激發(fā)光波長(zhǎng)為450nm，激發(fā)光狹縫寬度為5.0nm，發(fā)射峰狹縫寬度為 5.0nm。圖2-3可知，探針的對(duì)硫化氫的靈敏度高。
[0022] 探針濃度（5yM)，各種相關(guān)物種ImMNO2、N3、HC03、SCN，50yMCIO、02，N0， 100yMH202、SO32、S2O32，1mM半胱氨酸、苯硫酚，10mM谷胱甘肽，25yMNaHS，測(cè)它們的 紫外吸收和熒光光譜。激發(fā)光波長(zhǎng)為450nm，激發(fā)光狹縫寬度為5.0nm，發(fā)射峰狹縫寬 度為5.0nm。圖4可知探針對(duì)硫氫根離子具有很強(qiáng)的選擇性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于保護(hù)與脫保護(hù)機(jī)理的硫化氫熒光探針，其結(jié)構(gòu)如下：2. 權(quán)利要求1所述熒光探針的制備方法，其特征步驟包含以下幾個(gè)步驟： 將2, 4-二羥基苯甲醛和苯并噻唑-2-乙腈溶解到乙醇中，然后滴加哌啶，室溫?cái)嚢柽^ 夜。次日，反應(yīng)體系中有大量黃色沉淀析出，抽濾，得到的濾餅加入到稀鹽酸溶液中，形成的 懸濁液在130°C下水解過夜。過濾反應(yīng)液，濾餅用水洗滌至呈中性，油栗抽干后，用硅膠柱層 析分離純化，得到黃色的化合物1固體。 稱取3-苯并噻唑-7-羥基香豆素和2, 4-二硝基苯磺酰氯于50ml的圓底燒瓶中，往 其中加入N，N-二甲基甲酰胺，三乙胺作催化劑，在50°C的溫度下加熱攪拌2小時(shí)。自然冷 卻至室溫，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)至分液漏斗中，向漏斗中加入二氯甲烷以及水萃取，收集二氯甲烷清 液，多次直至產(chǎn)物全部被萃取。旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)使其濃縮，用硅膠柱層析分離純化，用石油醚和二 氯甲烷作洗脫劑，分離純化得到淡橘色的固體化合物2。3. 權(quán)利要求1所述熒光探針用于化學(xué)樣品、生物樣品或醫(yī)學(xué)樣品中硫化氫的定量分析 與熒光成像。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于保護(hù)與脫保護(hù)機(jī)理的熒光探針檢測(cè)硫化氫，本發(fā)明對(duì)硫化氫的檢測(cè)具有高靈敏、高選擇性識(shí)別。本發(fā)明提供的熒光探針合成簡(jiǎn)單，產(chǎn)率較高。探針中由于存在2,4-二硝基苯磺?；沟锰结槺旧頉]有熒光，當(dāng)與硫離子反應(yīng)后，羥基的保護(hù)基團(tuán)脫保護(hù)，熒光迅速增強(qiáng)。該探針可基于熒光增強(qiáng)或色度增強(qiáng)檢測(cè)化學(xué)樣品、生物樣品或醫(yī)學(xué)樣品中的硫化氫，并適合熒光成像。
【IPC分類】G01N21/64, C07D417/04, C09K11/06
【公開號(hào)】CN105086995
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510263490
【發(fā)明人】王姣亮, 龍立平, 謝丹
【申請(qǐng)人】湖南城市學(xué)院
【公開日】2015年11月25日
【申請(qǐng)日】2015年5月21日