(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 114230599 A(43)申请公布日 2022.03.25
(21)申请号 202210022829.6(22)申请日 2022.01.10
(71)申请人 湖南文理学院
地址 415000 湖南省常德市洞庭大道3150
号(72)发明人 张春香 申有名 张向阳 (74)专利代理机构 北京风雅颂专利代理有限公
司 11403
代理人 曾志鹏(51)Int.Cl.
C07F 5/02(2006.01)C09K 11/06(2006.01)G01N 21/64(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页 附图6页
(54)发明名称
一种检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针、合成方法和应用(57)摘要
本发明属于一种小分子物质检测领域，具体是涉及一种检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针、合成方法和应用，其结构式如下：
本发明选择性高，灵敏
CN 114230599 A性高，检测速度快，而且能实现单一荧光分子在同一激发下区分检测ClO‑和H2O2。
CN 114230599 A
权 利 要 求 书
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1.一种检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针，其特征是，其结构式如下：
2.一种如权利要求1所述的荧光探针的合成方法，其特征是，反应路线如下：
3.如权利要求2所述的合成方法，其特征是，所述化合物2和化合物3的摩尔比为1:1.5。4.如权利要求2所述的合成方法，其特征是，反应中加入碳酸盐，所述化合物1和碳酸盐的摩尔比为1:1.5。
5.如权利要求4所述的合成方法，其特征是，碳酸盐为碳酸钾。
反应溶剂为乙腈。6.如权利要求2‑5任一项所述的合成方法，其特征是，
7.如权利要求2‑5任一项所述的合成方法，其特征是，反应完成后，进行干燥，柱层析，得检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针。
8.一种如权利要求1所述的荧光探针在检测过氧化氢和次氯酸根中的应用。
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说 明 书
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一种检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针、合成方法和应用
技术领域
[0001]本发明属于一种小分子物质检测领域，具体是涉及一种检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针、合成方法和应用。背景技术
[0002]过氧化氢(HO)在生命活动中起着十分重要的作用，如细胞的防御、增殖，细胞生22长和信号通路等。但过量的H2O2又会导致某些疾病，如帕金森氏症疾病，心血管疾病，老年痴呆症，癌症，和炎症性疾病等。次氯酸或次氯酸盐(HClO/ClO‑)在生物学上是另外一种重要的活性氧物质，在先天免疫体系中起着至关重要的作用。体内的ClO‑是在血红素髓过氧化物酶的催化下，由氯离子(Cl‑)和H2O2反应产生。然而，异常浓度的HClO/ClO‑可导致许多疾病，如动脉粥样硬化、关节炎、肾病和癌症等。此外，由于H2O2和HClO共存于某些细胞中，它们协同调节生物体中某些生理过程或参与相同的病理过程，因此发展一种简单的同时检测ClO‑和H2O2的方法，以便更好地了解它们之间复杂的相互关系以及相关的生理和病理过程，具有重要的意义。[0003]目前，用于ClO‑或H2O2的检测方法有比色、电化学、色谱和荧光分析等方法。其中荧光分析法由于其低成本、高灵敏度、无创性和深度成像能力格外引人注目。已报的大多数荧
‑
双位点探针是一种对两种不同分析物分别显示两种响应光探针只能单一检测ClO或H2O2。
的荧光探针，可以很好的区分两种不同的分析物。然而，能够区分并同时检测两种分析物的荧光探针是基于荧光共振能量转移(FRET)的形式设计的，这种荧光探针需要两种不同发射的受体荧光团，合成复杂。每种荧光团需要不同的激发，荧光发射容易受激发光干扰。因此，设计合成一种简单的，同一激发的荧光探针用于区分ClO‑+H2O2和ClO‑+H2O2(ClO和H2O2共存)检测，具有较好的现实意义。
[0004]中国专利CN110818734A公开了一种具有双比值识别过氧化氢和次氯酸的荧光探针，结构式为：
[0005]
[0006]
其具有比值荧光发射，其与次氯酸(HClO)作用前发射红色荧光在640nm处，作用后会产生绿色荧光，发射峰在520nm处。其与过氧化氢过氧化氢(H2O2)作用前发射红色荧光在640nm处，作用后会出现红色荧光不变同时会出现蓝色荧光，发射峰分别在640nm，409nm处。
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发明内容
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针、合成方法和应用，选择性高，灵敏性高，检测速度快，而且能实现单一荧光分子在同一激发下区分检测ClO‑和H2O2。
[0008]本发明的内容包括一种检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针，其结构式如下：
[0009]
[0010]
本发明提供一种荧光探针的合成方法，反应路线如下：
[0011]
所述化合物2和化合物3的摩尔比为1:1.5。[0013]反应中加入碳酸盐，优选为碳酸钾，所述化合物1和碳酸盐的摩尔比为1:1.5。[0014]反应溶剂优选为乙腈。[0015]反应完成后，进行干燥，柱层析，得检测过氧化氢和次氯酸根的荧光探针。[0016]本发明提供一种荧光探针在检测过氧化氢和次氯酸根中的应用。[0017]本发明的有益效果是，本发明化合物合成简单，探针不仅能够分别以高选择性、高灵敏性和快速检测检测ClO‑和H2O2，而且能实现单一荧光分子在同一激发下区分检测ClO‑和H2O2。
附图说明
[0018]图1为探针化合物1的1H NMR图谱。[0019]图2为探针化合物1的13C NMR图谱。
[0020]图3为探针化合物1与次氯酸根作用后在450nm处的荧光强度图。[0021]图4为探针化合物1与双氧水作用后在501nm处的荧光强度图。
[0022]图5为探针化合物1与次氯酸根作用前后在450nm处荧光强度随pH的变化图。
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[0012]
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图6为探针化合物1与双氧水作用前后荧光强度随pH的变化图。
图7为探针化合物1与不同分析物作用在450nm处的荧光强度变化图。图8为探针化合物1与不同分析物作用后在501nm处荧光强度变化图。
图9为探针化合物1与次氯酸根作用前后在450nm处荧光强度随时间的变化图。图10为探针化合物1与双氧水作用前后荧光强度随时间的变化图。
具体实施方式[0028]实施例1
[0029]化合物1的制备
[0030]将化合物2(382mg，1mmol)、化合物3(445mg，1.5mmol)和K2CO3(207mg，1.5mmol)溶于10mL乙腈，回流反应12小时，待反应完成后，旋干，柱层析(石油醚：乙酸乙酯＝1：8)，得白色产品(化合物1)430mg，产率72％。反应路线如下：
[0031]
1
其核磁图谱如图1‑2所示。H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm):8.34(s,1H),8.08(d,1H,
J＝8.0Hz),7.87(t,3H,J＝8.0Hz),7.53(d,3H,J＝8.0Hz),7.48(t,1H,J＝8.0Hz),7.42(d,2H,J＝8.0Hz),7.36(t,2H,J＝8.0Hz),7.23(d,2H,J＝8.0Hz),5.35(s,2H),1.364(s,3H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ(ppm):162.1,156.2,151.9,138.7,138.0,136.2,135.9,135.2,132.4,131.6,129.3,128.3,127.0,126.8,126.0,124.8,123.6,122.9,121.8,121.34,114.1,84.0,71.2,24.9。[0033]化合物2的制备[0034]将化合物Ⅰ(277mg，1mmol)、化合物Ⅱ(125mg，1mmol)、NH2SO3H(9.7mg，0.1mmol)、H2O(10滴)溶于5mL乙腈，室温搅拌反应24小时，待反应完成后，抽滤，固体用乙腈洗涤2次，得白色产品(化合物2)286mg，产率75％)。反应路线如下：
[0032]
[0035]
[0036]
1
H NMR(400MHz,dDMSO)δ(ppm):11.81(s,1H),8.49(s,1H),8.14(d,1H,J＝8.0Hz),
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8.06(d,1H,J＝8.0Hz),7.60(d,1H,J＝8.0Hz),7.54(t,1H,J＝8.0Hz),7.45(t,1H,J＝
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8.0Hz),7.37(d,2H,J＝8.0Hz),7.32‑7.25(m,3H),7.13(d,2H,J＝8.0Hz)；C NMR(100MHz,dDMSO)δ(ppm):163.5,156.9,151.8,139.4,135.5,135.4,132.9,130.9,130.1,127.3,126.9,125.6,122.8,122.5,120.7,119.0,118.4。[0037]实施例2
[0038]将探针化合物1溶于N,N‑二甲基甲酰胺中，配置成1.0×10‑3mol/L的溶液，取探针溶液加入DMF和PBS(pH＝7.4)缓冲液，配置成10μmol/L(DMF/PBS＝9:1，V/V)的溶液待用。[0039]首先测试了化合物1对次氯酸根响应的荧光变化情况，其激发为375nm。由图3中可知，当不加入次氯酸根的情况下，探针无荧光，这归功于羟基被保护，探针分子内的ESIPT受阻，而加入次氯酸根之后，探针在450nm处出现了明显的发射峰，并且随着次氯酸根浓度(0‑80μmol/L)的增加，450nm处的发射峰逐渐增强，这可能是由于探针分子的氧原子被氧化，分子内出现了ICT过程，其线性范围为0‑80μmol/L，检出限为9.1×10‑9mol/L。[0040]接着测试了化合物1在加入CTAB的条件下对双氧水的响应情况，其激发为375nm。由图4中可知，当不加入双氧水的情况下，探针无荧光，这归功于羟基被保护，探针分子内的ESIPT受阻，而加入双氧水之后，探针在501nm处出现了明显的发射峰，并且随着双氧水浓度(0‑50μmol/L)的增加，501nm处的发射峰逐渐增强，这可能是由于探针在双氧水的存在下，
其线性范围为0‑50μmol/L，检出限为3.6×10‑发生了C‑O键的断裂，分子恢复了ESIPT过程，
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mol/L。
[0041]实施例3
[0042]pH值变化对探针化合物1荧光强度的影响
[0043]为探讨pH值对化合物1检测次氯酸根的影响，在不同pH条件下，测试了探针化合物1与次氯酸根作用前后的荧光强度变化，其激发为375nm。由图5可知(a表示没有加入次氯酸根，b表示加次氯酸根)，当加入50μmol/L的次氯酸根，pH为5‑7时，溶液在501nm处的荧光强度不断增强，pH为7.4‑11时，溶液在450nm处的荧光强度达到最大并保持不变，说明在生理pH条件下化合物1对次氯酸根有较好的响应性能。[0044]在上述条件不变的情况下，加入CTAB，测试了不同pH条件下化合物1对双氧水响应的荧光变化，其激发为375nm。由图6可知(a表示没有加入双氧水，b表示加双氧水)，化合物同样可以在在生理pH条件下实现对双氧水的检测。当加入50μmol/L的双氧水，pH为6‑7时，溶液在501nm处的荧光强度不断增强，pH为7.4‑11时，溶液在501nm处的荧光强度达到最大并保持不变，说明在生理pH条件下化合物1对双氧水有较好的响应性能。[0045]实施例4
[0046]探针化合物1的选择性研究
[0047]为了测试化合物1对次氯酸的选择性，将化合物1与相关物种(1.Bank，2.ClO‑，3.TBHP，4.O2·‑，5.1O2，6.·OH，7.ONOO‑，8.NO，9.Na2S2，10.NO3‑，11.NO2‑，12.NO，13.S2O32‑，14.SO32‑，15.GSH，16.Cys，17.Hcys，18.HS‑，19.S2‑)混合反应之后，分别测试了其在450nm处的荧光发射，其激发为375nm。由图7可知，化合物1对次氯酸根具有较好的选择性识别能力。[0048]在上述条件不变的情况下，加入CTAB，测试了化合物1与相关物种(1.Bank，2.H2O2，3.TBHP，4.O2·‑，5.1O2，6.·OH，7.ONOO‑，8.NO，9.Na2S2，10.NO3‑，11.NO2‑，12.NO，13.S2O32‑，14.SO32‑，15.GSH，16.Cys，17.Hcys，18.HS‑，19.S2‑)作用，分别测试了其在501nm处的荧光发
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射，其激发为375nm。由图8可知，化合物1对双氧水同样具有较好的选择性。[0049]实施例5
[0050]探针化合物1的响应时间研究
[0051]为了探讨时间对荧光强度的影响，测定了化合物1在加入次氯酸根前后在不同波长处的荧光强度随时间的变化，其激发为375nm。由图9可知，在未加入次氯酸根时(a)，化合物1在450nm处的荧光强度不随着时间的变化而发生变化。当加入次氯酸钠时(b)，化合物1在450nm处的荧光强度随时间变化逐渐增强，10分钟左右荧光强度趋于稳定，表明化合物1可以快速检测次氯酸根。
[0052]在上述条件不变的情况下，加入CTAB，测试了化合物1对双氧水响应的荧光强度与时间的关系，其激发为375nm。由图8可知，在未加入双氧水时(a)，化合物1在501nm处的荧光强度不随着时间的变化而发生变化。当加入双氧水时(b)，化合物1在501nm处的荧光强度随时间变化逐渐增强，30分钟左右荧光强度趋于稳定，说明化合物1同样可以快速检测双氧水。
[0053]所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的保护范围限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。[0054]本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
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