CN109081823A - 一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用 - Google Patents

一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109081823A
CN109081823A CN201810954170.1A CN201810954170A CN109081823A CN 109081823 A CN109081823 A CN 109081823A CN 201810954170 A CN201810954170 A CN 201810954170A CN 109081823 A CN109081823 A CN 109081823A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sulfur dioxide
fluorescence
probe
formaldehyde
fluorescence probe
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810954170.1A
Other languages
English (en)
Inventor
林伟英
徐凯欣
何隆薇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Jinan
Original Assignee
University of Jinan
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Jinan filed Critical University of Jinan
Priority to CN201810954170.1A priority Critical patent/CN109081823A/zh
Publication of CN109081823A publication Critical patent/CN109081823A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/04—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring
    • C07D311/58—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4
    • C07D311/60—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring other than with oxygen or sulphur atoms in position 2 or 4 with aryl radicals attached in position 2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6486—Measuring fluorescence of biological material, e.g. DNA, RNA, cells
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开一种二氧化硫‑甲醛荧光探针及其制备方法和应用。该探针分子式为C37H41N4O4 +，具有如下所示结构：该探针在水溶液中自身荧光为红色荧光，与二氧化硫响应后，在485nm处荧光强度增强且在637nm处荧光强度显著降低(279倍)，并且可以通过肉眼观察探针荧光前后的变化。之后再与甲醛响应后，在485nm处荧光强降低且在637nm处荧光强度显著增强(256倍)，并且可以通过肉眼观察探针荧光前后的变化。本探针还可以通过共聚焦荧光显微镜检测活细胞中的二氧化硫及甲醛，并进行荧光成像。本发明探针合成简单，产率高，具有一定的潜在实用价值。

Description

一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种二氧化硫-甲醛荧光探针其制备方法和应用，属于二氧化硫-甲醛探针的制备技术领域。
背景技术
二氧化硫，常温下为无色有刺激性气味的有毒气体，密度比空气大，易液化，易溶于水，是一种主要的大气污染物。用于生产硫以及作为杀虫剂、杀菌剂、漂白剂和还原剂。在大气中，二氧化硫会氧化而成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。大气中二氧化硫浓度在0.5ppm以上对人体已有潜在影响；在1～3ppm时多数人开始感到刺激；在400～500ppm时人会出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。二氧化硫与大气中的烟尘有协同作用。当大气中二氧化硫浓度为0.21ppm，烟尘浓度大于0.3mg/L，可使呼吸道疾病发病率增高，慢性病患者的病情迅速恶化。动物体易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。
甲醛又称蚁醛。无色气体，有特殊的刺激气味，对人眼、鼻等有刺激作用。易溶于水和乙醇。水溶液的浓度通常是40％，称做甲醛水，俗称福尔马林(formalin)，是有刺激气味的无色液体。有强还原作用，特别是在碱性溶液中。甲醛可由甲醇在银、铜等金属催化下脱氢或氧化制得，也可由烃类氧化产物分出。用作农药和消毒剂，制酚醛树脂、脲醛树脂、维纶、乌洛托品、季戊四醇和染料等的原料。甲醛的主要危害表现为对皮肤黏膜的刺激作用，甲醛是原浆毒物质，能与蛋白质结合、高浓度吸入时出现呼吸道严重的刺激和水肿、眼刺激、头痛。皮肤直接接触甲醛可引起过敏性皮炎、色斑、坏死，吸入高浓度甲醛时可诱发支气管哮喘。新装修的房间甲醛含量较高，是众多疾病的主要诱因。
因此，设计并合成特异性好、灵敏度高、并具有良好的生物相容性的荧光探针，能够实时准确地对生物体内的二氧化硫和甲醛浓度进行检测和成像对于疾病的预防、诊断、检测、治疗以及病理生理的深入研究都具有重要的指导意义。
目前，主要通过分光光度法、电化学检测法、气相色谱法、液相色谱法、传感器等检测手段来检测二氧化硫及甲醛。这些方法一般适用于检测水溶液和食品中的二氧化硫及甲醛，并不适于生物环境中的二氧化硫及甲醛的检测，因为它们的检测灵敏度有限并且对生物样品具有破坏性。近年来，小分子有机荧光探针受到科学界的广泛关注，它与特定目标分析物发生作用后，荧光信号会发生变化，以达到检测目的。利用荧光探针的荧光分析法具有特异选择性、高灵敏度、响应时间快等特征，并且对细胞内目标分子进行非侵入性成像检测可以实时在线，形象具体地观察到信号变化。所以，发明能快速检测、易观查信号变化的二氧化硫及甲醛荧光探针是非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能快速检测二氧化硫及甲醛的比值型荧光探针，并进一步提供了该探针的制备方法和应用。
本发明采用以下技术方案：
一种二氧化硫-甲醛荧光探针，其分子式为C37H41N4O4 +，具有如下所示结构：
所述二氧化硫-甲醛荧光探针，其对二氧化硫的响应时间为1.5分钟左右，对甲醛的响应时间为4分钟左右。所述响应时间为：本发明的二氧化硫-甲醛荧光探针作用于含有二氧化硫或二氧化硫和甲醛的水溶液，采用荧光光谱仪观察荧光光谱峰值达到稳定所需时间。
所述二氧化硫-甲醛荧光探针，对于SO2检测，其能抗AcO-，C2O4 2-，HCO3 -，HPO4 2-，N3 -，S2 -，SCN-，SO4 2-，F-，Cl-，Br-，I-，NO-，NO，NO2 -，NO3 -，HClO，H2O2，O2 -，Cys，Hcy，GsH的干扰；对于甲醛检测，其能抗乙醛，丙醛，丁醛，异戊醛，3-甲基-2-丁烯醛，2-乙基丁醛，2-乙基丙烯醛，丙酮，乙酰丙酮，乙醛酸，K+，Ca2+，Na+，Al3+，Zn2+，Fe3+，Cu2+，NO-，NO，NO2 -，NO3 -，HClO，H2O2，O2 -的干扰。
一种二氧化硫-甲醛荧光探针的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将4-二乙氨基水杨醛580mg与1-(4-哌嗪-1-基-苯基)乙酮613mg溶解于浓H2SO4中，加热至90℃回流，搅拌反应过夜；然后将反应液倒入冰水中，加入HClO4至产生大量沉淀，抽滤得到粗产品，并用硅胶层析柱纯化得到纯净化合物2；所述化合物2的结构式如下所示：
优选的高氯酸的加入方式为滴加；优选的采用减压抽滤方式除去反应液中的水；
(2)取0.1mmol化合物2和0.1mmol二乙氨基香豆素酸、0.15mmolEDCI、0.25mmolHOBT混合后用二氯甲烷溶解，然后在常温和搅拌条件下反应6小时以上；反应完毕后，通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去反应液中的溶剂得到粗产品，并用硅胶层析柱纯化得到目标探针化合物。
所述步骤(1)中硅胶层析柱层析所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比50：1组成。
所述步骤(2)中二乙氨基香豆素酸，在使用前用硅胶层析柱纯化，所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比25：1组成。
所述步骤(2)中硅胶层析柱层析所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比10：1组成。
本发明所述探针的合成路线如下：
化合物4即为本发明探针。
本发明制备的二氧化硫-甲醛荧光探针的应用，其特征在于，用于检测水环境中的二氧化硫-甲醛和生物样品的二氧化硫-甲醛。
上述应用，具体的，包括：
观察加入二氧化硫及甲醛荧光探针前后待测水环境的荧光光谱的变化；荧光激发波长为420nm；
或者，在365nm光源照射下，用肉眼观察加入二氧化硫及甲醛荧光探针前后待测水环境的荧光变化；
或者，观察加入二氧化硫及甲醛荧光探针前后待测生物环境的荧光成像图的变化。
所述生物环境，可以是活细胞。
所述荧光光谱的变化是指：荧光光谱中，在485nm和637nm处的荧光峰值的变化；如果485nm处峰值变大，且637nm处峰值变小，则说明含有二氧化硫；如果之后又有485nm处峰值变小，且637nm处峰值变大，则说明含有二氧化硫和甲醛。优选的，采用荧光光谱仪观察荧光光谱。
所述荧光变化是指：在365nm光源照射下，荧光由红色荧光变为蓝色荧光又变为红色荧光；
所述荧光成像图的变化是指：从观察到红色荧光到蓝色荧光再到观察到红色荧光。优选的，采用荧光光谱仪观察荧光光谱。
上述应用，具体的，包括以下步骤：
(1)将探针化合物溶于甲醇，制成探针母液；
(2)将探针母液加入到待测液中；
用荧光光谱仪测试待测液的荧光光谱，在485nm和637nm处的荧光峰值的变化；如果485nm处峰值变大，且637nm处峰值变小，则说明含有二氧化硫；如果之后又有485nm处峰值变小，且637nm处峰值变大，则说明含有二氧化硫和甲醛；其中，荧光光谱仪激发波长为420nm；
或者，在365nm光源照射下，待测液的荧光由红色荧光变为蓝色荧光又变为红色荧光，则说明含有二氧化硫和甲醛；
将探针母液加入到生物样品中，用共聚焦显微镜，收集425-475nm范围的荧光，观察到蓝色荧光，则说明含有二氧化硫；使用激发波长为405nm的光源激发，收集550-580nm范围的荧光；观察到红色荧光，则说明含有二氧化硫和甲醛。
首先，水溶液中的二氧化硫及甲醛可以引起荧光探针的荧光光谱变化，因此，可以通过观察荧光光谱仪中光谱的变化程度判断溶液中的二氧化硫及甲醛含量，从而定量检测；其检测下限为7.7×10-7mol/L。其次，通过共聚焦显微镜对孵育了荧光探针和二氧化硫的活细胞进行荧光成像，观察蓝色和红色红色通道荧光信号的变化以达到比值检测生物环境中的二氧化硫及甲醛的目的。另外，利用本发明的探针，采用荧光光谱仪测试水溶液的二氧化硫时，在1.5分钟左右荧光光谱的峰值达到稳定；测试水溶液的甲醛时，在4分钟左右荧光光谱的峰值达到稳定，具备反应时间短的优势，实现了快速检测。
本发明的优点：(1)探针合成简单，并且产率较高；(2)本发明实现了水溶液中二氧化硫及甲醛的特异性和快速检测；(3)本发明实现了活细胞水平中二氧化硫及甲醛的检测。
附图说明
图1是实施例1中探针化合物的1H NMR图谱。
图2是实施例1中探针化合物的13C NMR图谱；
图3是实施例2中探针化合物随不同量二氧化硫的加入荧光谱图的变化情况；图中，二氧化硫浓度依次为0、1、2、3、5、7、10、20、30、50、70、100、130、160、200μmol/L的荧光光谱。
图4是实施例3中探针化合物随不同量甲醛的加入荧光谱图的变化情况；图中，甲醛浓度依次为0、10、20、30、50、70、100、150、200、250、300、400、500μmol/L的荧光光谱。
图5是实施例4中探针化合物与二氧化硫随时间变化的荧光强度值变化图。
图6是实施例5中探针化合物与甲醛随时间变化的荧光强度值变化图。
图7是实施例6中探针化合物对不同二氧化硫干扰分析物的选择性柱状荧光数据图；图中，1.AcO-，2.C2O4 2-，3.HCO3 -，4.HPO4 2-，5.N3 -，6.S2 -，7.SCN-，8.SO4 2-，9.F-，10.Cl-，11.Br-，12.I-，13.NO-，14.NO，15.NO2 -，16.NO3 -，17.HClO，18.H2O2，19.O2 -，20.Cys，21.Hcy，22.GsH，23.HSO3 -。
图8是实施例7中探针对不同甲醛干扰分析物的选择性柱状荧光数据图；图中，1.乙醛，2.丙醛，3.丁醛，4.异戊醛，5.3-甲基-2-丁烯醛，6.2-乙基丁醛，7.2-乙基丙烯醛，8.丙酮，9.乙酰丙酮，10.乙醛酸，11.K+，12.Ca2+，13.Na+，14.Al3+，15.Zn2+，16.Fe3+，17.Cu2+，18.NO-，19.NO，20.NO2 -，21.NO3 -，22.HClO，23.H2O2，24.O2 -。
图9是实施例1中探针与HeLa细胞中二氧化硫响应的荧光成像图；图中，(A1-A4)是加入5μM探针孵育30分钟后的荧光成像，(B1-B4)是继续加入500μmol/L二氧化硫继续培育20分钟后的荧光成像；(C1-C4)是细胞与5μM探针孵育20分钟后继续加入500μmol/L二氧化硫培育30分钟，最后再加入1mmol/L甲醛并孵育20分钟后的荧光成像。(A1-C1)，明场成像；(A2-C2)，蓝色通道荧光成像；(A3-C3)，红色通道荧光成像；(A4-C4)，明场、蓝色和红色通道荧光成像图的叠加图。激发波长为405nm，标尺为25微米。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但不限于此。
实施例1
化合物2的合成
将580mg化合物1(分子式为：C11H15NO2)(3.0mmol)和613mg的1-(4-哌嗪-1-基-苯基)乙酮(3.0mmol)溶解于浓硫酸中，90℃回流搅拌反应过夜，反应完毕。反应完毕后，反应液倒入冰水中，加入HClO4至产生大量沉淀，抽滤得到粗产品。以体积比为50:1的二氯甲烷与乙醇为洗脱剂，用硅胶(200-300目)层析柱进行纯化，得到420mg深蓝色固体(产率为75％)。化合物2的合成路线如下：
探针化合物的合成：
取36.2mg化合物2(0.1mmol)、26.2mg 4-二乙氨基香豆素(0.1mmol)、28.7mg EDCI(0.15mmol)和33.8mg HOBT(0.25mmol)置于圆底烧瓶中，加入1.5mL二氯甲烷(溶剂)使反应物完全溶解，于常温下反应6h以上，反应完毕。待反应完毕后，通过旋转蒸发仪除去溶剂二氯甲烷。最后以体积比为10:1的二氯甲烷与乙醇为洗脱剂，用硅胶(200-300目)层析柱进行纯化，得到34mg黄色固体(产率为73％)。所得黄色固体即为探针。1H NMR(400MHz,DMSO-d6),δ(ppm):1.12-1.16(t,J＝7.2Hz,6H),1.22-1.25(t,J＝6.0Hz,6H),3.46-3.48(q,J＝6.8,4H),3.56-3.75(12H),6.58(s,1H),6.76-6.78(d,J＝8.8,1H),7.15-7.18(d,J＝9.2,1H),7.29(s,1H),7.33-7.36(d,J＝11.2,1H),7.52-7.54(d,J＝9.6,1H),7.88-7.91(d,J＝9.2,1H),7.95-7.97(d,J＝8.6,1H),8.05(s,1H),8.25-8.27(d,J＝9.2,1H),8.61-8.63(d,J＝8.4,1H)；13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ(ppm):12.78,12.91,44.66,45.66,96.46,96.75,107.61,108.65,109.95,114.25,116.00,116.81,116.93,117.27,130.69,131.24,132.22,144.81,148.31,151.85,154.83,155.45,157.18,158.64,158.96,164.84,167.49。探针的合成路线如下：
实施例2
本发明探针与不同当量二氧化硫反应的荧光光谱变化。
取实施例1制备的探针溶于甲醇中，制成浓度为1.0mmol/L探针母液(探针的浓度为1.0mmol/L)；用蒸馏水将二氧化硫配制成浓度为100mmol/L的亚硫酸钠母液。从探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，加入不同当量(0-20eq)的亚硫酸钠母液(所述当量是指亚硫酸钠母液中二氧化硫的摩尔数相对于探针母液中探针的摩尔数的倍数)，用570μL甲醇和不同体积的PBS水溶液(浓度25mmol/L，pH 7.4)稀释至3mL，配置成探针浓度为10μmol/L，含20％甲醇的测试溶液。用荧光光谱仪测试探针与不同当量二氧化硫反应液的荧光光谱变化(激发波长为420nm)，荧光光谱变化情况如图3所示。由图3可见，随着二氧化硫加入当量的逐渐增加，探针溶液在485nm处的荧光峰值逐渐增强且在637nm处的荧光峰值逐渐降低。当荧光强度达到稳定时，比探针空白液的荧光强度增强279倍。
实施例3
本发明探针与不同当量甲醛反应的荧光光谱变化。
取实施例1制备的探针溶于甲醇中，制成浓度为1.0mmol/L探针母液(探针的浓度为1.0mmol/L)；用蒸馏水将二氧化硫配制成浓度为100mmol/L的亚硫酸钠母液，用蒸馏水将质量分数为40％的甲醛水溶液配制成浓度为100mmol/L的甲醛母液。从探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，加入20eq的亚硫酸钠母液(所述当量是指亚硫酸钠母液中二氧化硫的摩尔数相对于探针母液中探针的摩尔数的倍数)，再加入不同当量(0-50eq)的甲醛母液(所述当量是指甲醛母液中甲醛的摩尔数相对于探针母液中探针的摩尔数的倍数)用570μL甲醇和不同体积的PBS水溶液(浓度25mmol/L，pH 7.4)稀释至3mL，配置成探针浓度为10μmol/L，含20％甲醇的测试溶液。用荧光光谱仪测试探针与不同当量甲醛反应液的荧光光谱变化(激发波长为420nm)，荧光光谱变化情况如图4所示。由图4可见，随着甲醛加入当量的逐渐增加，探针溶液在485nm处的荧光峰值逐渐降低且在637nm处的荧光峰值逐渐增强。当荧光强度达到稳定时，比探针空白液的荧光强度增强256倍。
实施例4
本发明探针与二氧化硫随时间变化的荧光变化。
从实施例2中荧光探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，加入12μL浓度为50mmol/L的亚硫酸钠母液，再加570μL乙醇和2.4mL的PBS水溶液(浓度25mmol/L，pH 7.4)稀释至3mL，配制成探针浓度为10μmol/L，二氧化硫浓度为0.2mmol/L，含20％甲醇的测试溶液。用420nm的激发波长，测试其随时间变化的荧光光谱。由图5可见，随着时间增加，485nm处的荧光强度逐渐增强且637nm处的荧光强度逐渐降低，并且在1.5分钟左右达到稳定值。
实施例5
本发明探针与甲醛随时间变化的荧光变化。
从实施例2中荧光探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，加入12μL浓度为50mmol/L的亚硫酸钠母液和15μL浓度为100mmol/L的甲醛母液，再加570μL乙醇和2.4mL的PBS水溶液(浓度25mmol/L，pH 7.4)稀释至3mL，配制成探针浓度为10μmol/L，二氧化硫浓度为0.2mmol/L，甲醛浓度为0.5mmol/L，含20％甲醇的测试溶液。用420nm的激发波长，测试其随时间变化的荧光光谱。由图6可见，随着时间增加，485nm处的荧光强度逐渐降低且637nm处的荧光强度逐渐增强，并且在4分钟左右达到稳定值。
实施例6
本发明探针对不同二氧化硫干扰分析物的选择性研究。
从实施例2中荧光探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，分别加入以下不同浓度的分析物：1mmol/L的AcO-，1mmol/L的C2O4 2-，1mmol/L的HCO3 -，1mmol/L的HPO4 2-，1mmol/L的N3 -，1mmol/L的S2 -，1mmol/L的SCN-，1mmol/L的SO4 2-，1mmol/L的F-，1mmol/L的Cl-，1mmol/L的Br-，1mmol/L的I-，1mmol/L的NO-，1mmol/L的NO，1mmol/L的NO2 -，1mmol/L的NO3 -，1mmol/L的HClO，1mmol/L的H2O2，1mmol/L的O2 -，1mmol/L的Cys，1mmol/L的Hcy，1mmol/L的GsH，1mmol/L的HSO3 -。用570μL甲醇和不同体积的PBS水溶液(浓度25mmol/L，pH 7.4)稀释至3mL，配置成探针浓度为10μmol/L，含20％甲醇的测试溶液。反应1分钟后检测测试液的荧光光谱变化。由图7可以发现，相对于空白测试液，加入各种阴离子、卤素、活性氮、活性氧和氨基酸的测试液荧光强度没有明显变化。然而，加入亚硫酸氢钠的测试液的荧光强度发生了显著变化。实验结果说明探针对二氧化硫具有良好的选择性。
实施例7
本发明探针对不同甲醛干扰分析物的选择性研究。
从实施例2中荧光探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，加入20eq的二氧化硫母液，再分别加入以下不同浓度的分析物：1mmol/L的乙醛，1mmol/L的丙醛，1mmol/L的丁醛，1mmol/L的异戊醛，1mmol/L的3-甲基-2-丁烯醛，1mmol/L的2-乙基丁醛，1mmol/L的2-乙基丙烯醛，1mmol/L的丙酮，1mmol/L的乙酰丙酮，1mmol/L的乙醛酸，1mmol/L的K+，1mmol/L的Ca2+，1mmol/L的Na+，1mmol/L的Al3+，1mmol/L的Zn2+，1mmol/L的Fe3+，1mmol/L的Cu2+，1mmol/L的NO-，1mmol/L的NO，1mmol/L的NO2 -，1mmol/L的NO3 -，1mmol/L的HClO，1mmol/L的H2O2，1mmol/L的O2 -和1mmol/L的甲醛。用570μL甲醇和不同体积的PBS水溶液(浓度25mmol/L，pH 7.4)稀释至3mL，配置成探针浓度为10μmol/L，含20％甲醇的测试溶液。反应4分钟后检测测试液的荧光光谱变化。由图8可以发现，相对于空白测试液，加入各种醛酮、各种金属离子、活性氮和活性氧的测试液荧光强度没有明显变化。然而，加入甲醛的测试液的荧光强度发生了显著变化。实验结果说明探针对甲醛具有良好的选择性。
实施例8
本发明探针与细胞中二氧化硫和甲醛的荧光成像
从实施例2中荧光探针母液中取出5μL加入到育有HeLa细胞的培养皿(含1mL PBS培养基)中，探针浓度为5μmol/L，孵育30分钟，作为控制组；在控制组样品中分别加入500μmol/L的亚硫酸钠，继续孵育20分钟，作为检测二氧化硫的实验组I；在上述实验组中，再加入1mmol/L甲醛并继续孵育20分钟，作为检测甲醛的实验组II。随后分别用共聚焦显微镜对控制组和实验组进行荧光成像，使用激发波长为405nm的光源激发，收集蓝色通道和红色通道荧光，结果如图9所示。在控制组的荧光成像中，能观察到微弱的蓝色荧光和强红色荧光；然而，在实验组I中，蓝色荧光明显增强，同时红色荧光几乎减弱至观察不到；在实验组II中，蓝色通道荧光又重新减弱，而红色荧光恢复至控制组红色荧光强度。实验结果说明探针可以通过共聚焦显微镜检测细胞环境中的二氧化硫和甲醛，具有潜在的实际应用价值。
需要说明的是，上述实施例仅仅是实现本发明的优选方式的部分实施例，而非全部实施例。显然，基于本发明的上述实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其他所有实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (6)

1.一种二氧化硫-甲醛荧光探针，其特征在于，其分子式为C37H41N4O4 +，具有如下所示结构：
2.一种权利要求1所述的二氧化硫-甲醛荧光探针的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：
(1)将4-二乙氨基水杨醛580mg与1-(4-哌嗪-1-基-苯基)乙酮613mg溶解于浓H2SO4中，加热至90℃回流，搅拌反应过夜；然后将反应液倒入冰水中，加入HClO4至产生大量沉淀，抽滤得到粗产品，并用硅胶层析柱纯化得到纯净化合物2；所述化合物2的结构式如下所示：
(2)取0.1mmol化合物2和0.1mmol二乙氨基香豆素酸、0.15mmolEDCI、0.25mmolHOBT混合后用二氯甲烷溶解，然后在常温和搅拌条件下反应6小时以上；反应完毕后，通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去反应液中的溶剂得到粗产品，并用硅胶层析柱纯化得到目标探针化合物。
3.根据权利要求2所述的二氧化硫-甲醛荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中硅胶层析柱层析所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比50：1组成。
4.根据权利要求2所述的二氧化硫-甲醛荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中二乙氨基香豆素酸，在使用前用硅胶层析柱纯化，所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比25：1组成。
5.根据权利要求2所述的二氧化硫-甲醛荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中硅胶层析柱层析所用洗脱剂为二氯甲烷与乙醇体积比10：1组成。
6.一种权利要求1所述的二氧化硫-甲醛荧光探针的应用，其特征在于，用于检测水环境中的二氧化硫-甲醛和生物样品的二氧化硫-甲醛。
CN201810954170.1A 2018-08-21 2018-08-21 一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用 Pending CN109081823A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810954170.1A CN109081823A (zh) 2018-08-21 2018-08-21 一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810954170.1A CN109081823A (zh) 2018-08-21 2018-08-21 一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109081823A true CN109081823A (zh) 2018-12-25

Family

ID=64794070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810954170.1A Pending CN109081823A (zh) 2018-08-21 2018-08-21 一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109081823A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109796443A (zh) * 2019-03-20 2019-05-24 济南大学 一种检测二氧化硫的可逆性比率型荧光探针
CN110128389A (zh) * 2019-05-17 2019-08-16 济南大学 一种检测二氧化硫的可逆荧光探针及其应用
CN110156773A (zh) * 2019-05-22 2019-08-23 济南大学 一种检测二氧化硫的比率型荧光探针及其应用
CN110256513A (zh) * 2019-06-12 2019-09-20 济南大学 一种FRET-ICT型β-半乳糖苷酶荧光探针及其制备方法与应用
CN111233804A (zh) * 2020-03-03 2020-06-05 山西大学 苯并吡喃氧鎓离子-香豆素衍生物及其合成方法和应用
CN111253356A (zh) * 2020-03-03 2020-06-09 山西大学 一种香豆素-苯并吡喃鎓盐衍生物及其合成方法和应用
CN111533725A (zh) * 2020-05-29 2020-08-14 济南大学 一种深红外比率型快速响应二氧化硫的荧光探针
CN112939963A (zh) * 2021-03-26 2021-06-11 山西大学 一种苯并吡喃酸酯衍生物及其合成方法和应用
CN115340517A (zh) * 2022-08-01 2022-11-15 云南大学 一种极性敏感阳离子荧光染料及其制备方法和应用

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108117544A (zh) * 2017-12-06 2018-06-05 济南大学 一种可逆二氧化硫/亚硫酸（氢）盐的荧光探针
CN108169189A (zh) * 2017-12-06 2018-06-15 济南大学 一种响应二氧化硫/亚硫酸（氢）盐的比率荧光探针
CN108218822A (zh) * 2018-01-26 2018-06-29 济南大学 一种检测羟胺的比值型荧光探针及其合成方法和应用
CN108912085A (zh) * 2018-06-14 2018-11-30 济南大学 一种靶向线粒体的二氧化硫比率型荧光探针

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108117544A (zh) * 2017-12-06 2018-06-05 济南大学 一种可逆二氧化硫/亚硫酸（氢）盐的荧光探针
CN108169189A (zh) * 2017-12-06 2018-06-15 济南大学 一种响应二氧化硫/亚硫酸（氢）盐的比率荧光探针
CN108218822A (zh) * 2018-01-26 2018-06-29 济南大学 一种检测羟胺的比值型荧光探针及其合成方法和应用
CN108912085A (zh) * 2018-06-14 2018-11-30 济南大学 一种靶向线粒体的二氧化硫比率型荧光探针

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DAN CHENG等: "Selective Visualization of the Endogenous Peroxynitrite in an Inflamed Mouse Model by a Mitochondria-Targetable Two-Photon Ratiometric Fluorescent Probe", 《JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY》 *
WENGQIANG CHEN等: "A real-time colorimetric and ratiometric fluorescent probe for rapid detection of SO2 derivatives in living cells based on a near-infrared benzopyrylium dye", 《RSC ADVANCES》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109796443A (zh) * 2019-03-20 2019-05-24 济南大学 一种检测二氧化硫的可逆性比率型荧光探针
CN110128389A (zh) * 2019-05-17 2019-08-16 济南大学 一种检测二氧化硫的可逆荧光探针及其应用
CN110156773A (zh) * 2019-05-22 2019-08-23 济南大学 一种检测二氧化硫的比率型荧光探针及其应用
CN110256513A (zh) * 2019-06-12 2019-09-20 济南大学 一种FRET-ICT型β-半乳糖苷酶荧光探针及其制备方法与应用
CN111233804A (zh) * 2020-03-03 2020-06-05 山西大学 苯并吡喃氧鎓离子-香豆素衍生物及其合成方法和应用
CN111253356A (zh) * 2020-03-03 2020-06-09 山西大学 一种香豆素-苯并吡喃鎓盐衍生物及其合成方法和应用
CN111533725A (zh) * 2020-05-29 2020-08-14 济南大学 一种深红外比率型快速响应二氧化硫的荧光探针
CN111533725B (zh) * 2020-05-29 2022-01-28 济南大学 一种深红外比率型快速响应二氧化硫的荧光探针
CN112939963A (zh) * 2021-03-26 2021-06-11 山西大学 一种苯并吡喃酸酯衍生物及其合成方法和应用
CN112939963B (zh) * 2021-03-26 2022-09-23 山西大学 一种苯并吡喃酸酯衍生物及其合成方法和应用
CN115340517A (zh) * 2022-08-01 2022-11-15 云南大学 一种极性敏感阳离子荧光染料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109081823A (zh) 一种二氧化硫-甲醛荧光探针及其制备方法和应用
CN109081836B (zh) 一种基于半花菁结构的汞离子近红外荧光探针及其制备方法和应用
CN108117544B (zh) 一种可逆二氧化硫/亚硫酸（氢）盐的荧光探针
CN110437199B (zh) 一种硒半胱氨酸近红外荧光探针及其制备方法和应用
CN104529890B (zh) 特异性识别锌离子的水溶性荧光探针的制备方法及其应用
CN108530446B (zh) 一种识别苯硫酚的荧光探针
CN111286324A (zh) 一种用于检测水环境中次氯酸根的荧光探针及其制备方法与应用
CN114181204B (zh) 一种检测粘度的近红外荧光探针及其制备和应用
CN106543251B (zh) 一种检测肝细胞中一氧化氮的水溶性荧光探针及其应用
CN106967102A (zh) 一种基于罗丹明衍生物的过氧化氢增强型荧光探针
CN110092773A (zh) 一种氧杂蒽类衍生物及其制备方法和应用
CN113801105A (zh) 线粒体靶向的过氧亚硝酸根/亚硫酸氢根双响应荧光探针
CN108440411A (zh) 一种甲醛荧光探针及其制备方法和应用
CN111518066B (zh) 用于识别次氯酸根和亚硫酸氢根的双功能荧光探针及其制备方法和应用
CN108752373A (zh) 一种基于苯硼酯识别过氧化氢的荧光探针
CN109370573B (zh) 一种二价汞离子和温度检测的荧光探针、制备方法及其应用
CN108373464B (zh) 一类基于甲醛诱导催化琥珀酰亚胺水解的甲醛荧光探针及其制备方法和应用
CN110128389A (zh) 一种检测二氧化硫的可逆荧光探针及其应用
CN115855893A (zh) 一种银纳米簇在草甘膦检测中的应用、植物中草甘膦的检测方法及动态监测方法
CN111748003B (zh) N-乙酰胺基半乳糖修饰的3-硝基邻苯二甲酰亚胺衍生物、制备方法与应用及肝靶向探针
CN109134483B (zh) 一种硫化氢荧光探针及其制备方法和应用
CN109293620B (zh) 一种检测硫化氢的高膜透过性荧光探针及其制备方法和应用
CN113651759B (zh) 一种检测生物体内Fe2+的双光子荧光探针及其制备方法和应用
CN115536652B (zh) 一种频率上转换氧杂蒽荧光探针及其制备方法和在检测硫醇中的应用
CN114507204B (zh) 一种高尔基体靶向超氧阴离子荧光探针及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
AD01 Patent right deemed abandoned

Effective date of abandoning: 20220624

AD01 Patent right deemed abandoned