CN111154288A - 检测次氯酸根离子的吩噻嗪类染料及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了检测次氯酸根离子的吩噻嗪类染料及其制备方法与应用；该制备方法是将吩噻嗪、溴乙烷溶解于溶剂中，加入氢氧化钠，提纯得到10‑乙基‑10H‑吩噻嗪；将三氯氧磷滴加到N，N‑二甲基甲酰胺中，低温反应，加入10‑乙基‑10H‑吩噻嗪，反应得到10‑乙基‑10H‑吩噻嗪‑3‑甲醛，将3‑甲基喹啉和碘甲烷溶解于无水甲苯中，加入丙酮，提纯得到1,2‑二甲基喹啉‑1‑碘化物；10‑乙基‑10H‑吩噻嗪‑3‑甲醛和1,2‑二甲基喹啉‑1‑碘化物溶解，滴加哌啶，提纯得到目标物；本发明荧光探针仅对次氯酸根有荧光响应，具有水溶性好，选择性高，响应速度快，检测成本低，高灵敏性的特点。

Description

检测次氯酸根离子的吩噻嗪类染料及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及一种新型有机小分子荧光探针，更具体地涉及一种检测次氯酸根离子的吩噻嗪-喹啉染料及其制备方法和应用。
背景技术
反应性活性氧(ROS)是一种众所周知的生物体内存在的活性物质，它们在生物系统中发挥着重要作用，例如衰老和免疫。它们还参与多种疾病，因为ROS产生失调或消除可能引起病理生理后果。内源性次氯酸是ROS的重要组成部分，是由髓过氧化物酶(MPO)酶响应炎症刺激而在氯离子和过氧化氢反应中产生的自由基[Winterbourn CC,J Clin Invest1986,78:545-50；Harrison JE,Schultz J,et al.J Biol Chem 1976,251:1371-4]，在先天免疫系统中起着至关重要的作用。次氯酸的产生维持正常的生理活性，而异常量的次氯酸引起多种疾病，例如心血管疾病、癌症、神经元衰退、器官损伤、炎性疾病。因此，开发一种可靠、简便的方法能够在活细胞中实现次氯酸根离子成像具有极其重要的意义，有机荧光探针成为当下的研究热点。
目前常用于次氯酸根检测的方法有大气压电离质谱、电化学分析法、紫外分光光度法、液相色谱-质谱和离子色谱等，尽管这些方法可以实现高灵敏度和高选择性的结果，这些分析手段在实际应用中既昂贵又繁琐，且常常需要昂贵的实验仪器和专业的技术人员。相比于传统的检测方法，荧光探针检测法由于操作简单，选择性高，检测范围广，检测对样品本身没有破坏，可在现场使用等优点引起研究者的关注。
然而，现存的很多荧光探针仍然存在一些问题，包括水溶性差、灵敏度低、选择性差、灵敏度低、响应速度慢等问题，这些缺陷很大程度上影响了探针的应用。如中国发明专利申请CN 104710976A公开了一种用于环境中次氯酸根离子含量的检测以及应用在生物样本中分布的荧光显影及含量检测的次氯酸根离子荧光探针。该方法通过荧光素、氯仿、15-冠-5合成荧光素单醛，然后将荧光素单醛和肼基吡啶在乙醇溶液中反应生成的联氨吡啶基荧光素衍生物，即次氯酸根离子荧光探针。但是荧光探针的斯托克斯位移只有29nm，这样会存在背景光干扰问题，不利于实际生物成像应用。
中国发明专利申请201910334345.3公开了一种吩噻嗪苯甲醛衍生物及其制备方法，吩噻嗪苯甲醛衍生物是4-二乙基氨基-2-(6-吩噻嗪-10-基-己氧基)-苯甲醛，其化学结构式如下：
Figure BDA0002354744800000021
吩噻嗪喹啉分子荧光探针是1-{2-[4-二乙氨基-2-(4-吩噻嗪-己氧基)-苯基]-乙烯基}-N-甲基喹啉鎓盐，结构式如下：
Figure BDA0002354744800000022
但是该技术探针识别次氯酸根离子的检测限只有170nM，识别灵敏度不够高；而且该技术探针的测试环境是在EtOH:PBS(v/v＝1:1)体系中，不利于在生物细胞中生理环境状态下测试和应用，限制了荧光探针的应用领域。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的问题，提供一种具有专一的选择性、优秀的荧光识别能力、识别灵敏度高，适于在生物细胞中生理环境状态下测试和应用的吩噻嗪-喹啉染料的制备方法及其应用，该染料具有高选择性、成本低、响应速度快、检测限低至10-9摩尔/升数量级的特点，可以克服水溶性差、细胞膜穿透性差等问题。
本发明目的可以通过如下技术方案实现：
一种检测次氯酸根离子的吩噻嗪-喹啉染料，其结构式为(Ι)：
Figure BDA0002354744800000031
所述的检测次氯酸根离子的吩噻嗪-喹啉染料(次氯酸根荧光探针)的制备方法，包括步骤如下：
1)将化合物吩噻嗪、溴乙烷溶解于溶剂中，加入氢氧化钠，搅拌均匀，常温反应后，旋蒸除去有机溶剂后得到粗产物淡绿色固体，进一步用硅胶层析柱分离，提纯得到10-乙基-10H-吩噻嗪，结构式为
Figure BDA0002354744800000032
2)先将N，N-二甲基甲酰胺溶液置于氮气氛围和冰水浴中，再将三氯氧磷滴加到所述的N，N-二甲基甲酰胺中，在0℃以下低温反应0.5-3h得到粘稠状溶液；再将步骤1)中产物10-乙基-10H-吩噻嗪溶解于N，N-二甲基甲酰胺并滴加到所述的粘稠状溶液中，加热回流反应；加入氢氧化钠溶液中和溶液至pH＝5-8，旋蒸除去溶剂后得到粗产物黄色固体，进一步通过硅胶层析柱分离，提纯得到10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛，结构式如(Ⅲ)：
Figure BDA0002354744800000041
3)将3-甲基喹啉和碘甲烷溶解于无水甲苯中，再在溶液中加入丙酮；加热回流反应，旋蒸除去溶剂后得到黄色固体，进一步通过硅胶层析柱分离，提纯得到1,2-二甲基喹啉-1-碘化物，结构式如(Ⅳ)，
Figure BDA0002354744800000042
4)将步骤2)的产物10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛和步骤3)的产物1,2-二甲基喹啉-1-碘化物溶解于甲醇中，滴加哌啶到溶液中，加热回流反应，抽滤取得粗产物紫黑色固体，用冷甲醇清洗得到最终产物吩噻嗪-喹啉染料。结构式如(Ι)：
Figure BDA0002354744800000043
为进一步实现本发明目的，优选地，步骤1)中所述的吩噻嗪和溴乙烷按摩尔比1:1-1:2；每100mmol吩噻嗪加入1.2-1.5倍于吩噻嗪的氢氧化钠固体；每100mmol吩噻嗪加入150-200mL二甲基亚砜溶液；常温反应时间为24-36h；所述的溶剂为二甲基亚砜溶液。
优选地，步骤2)中所述的将三氯氧磷滴加到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中是用注射器将三氯氧磷按1-3滴/秒的速度滴入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中；所述的加热回流反应的时间为8-20h；反应完毕后用冰块淬灭反应；所述的氢氧化钠溶液的浓度为1-2mol/L。
优选地，步骤3)中所述的3-甲基喹啉和碘甲烷的摩尔比为1:1-1:2；每10mmol 3-甲基喹啉加入0.2-0.5mL丙酮；每10mmol 3-甲基喹啉加入25-40mL无水甲苯；加热回流反应8-12h。
优选地，步骤4)中将所述10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛和1,2-二甲基喹啉-1-碘化物的摩尔比为1:1-1:2；每10mmol 10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛加入25-40mL甲醇；每10mmol 10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛加入0.5-1mL哌啶；加热回流反应的温度为50-100℃；加热回流反应时间为15-24h。
所述的吩噻嗪-喹啉染料在检测次氯酸根离子的应用。
优选地，所述的吩噻嗪-喹啉染料在检测次氯酸根离子的应用，包括以下步骤：
(1)将吩噻嗪-喹啉染料溶解在亲水性的有机溶剂中，制备染料储备液；用PBS溶液将染料储备液稀释成染料水溶液；按照体积百分比计，亲水性的有机溶剂含量为0.1-10％，吩噻嗪-喹啉染料的浓度为5-20μM；
(2)加入待检测样品，在波长为365nm的激发光照射，观察溶液中荧光的变化情况，若荧光从淬灭状态改变至荧光响应状态，待测溶液中含有次氯酸根离子，进一步通过高分辨率质谱图分析，确认是否含有次氯酸根离子。
优选地，所述的亲水性的有机溶剂为二甲基亚砜；按体积百分比计，所述的染料水溶液中二甲基亚砜含量为0.1％，吩噻嗪-喹啉染料的浓度为10μM；
优选地，次氯酸根离子的浓度根据测定待测样品荧光滴定次氯酸根离子的工作曲线计算，在496nm出荧光强度，从工作曲线计算次氯酸根离子含量；待测试样品荧光滴定次氯酸根离子的工作曲线通过如下方法得到：配置浓度为1mM的染料二甲基亚砜溶液；配制浓度为1mM的次氯酸根离子的氢氧化钠水溶液；取100μL染料二甲基亚砜溶液于10mL容量瓶中；量取不同体积的次氯酸根离子氢氧化钠水溶液，加入染料二甲基亚砜溶液中，用PBS水溶液稀释到10mL，配制成不同浓度的次氯酸根离子的标准测试溶液；在激发波长345nm的测试条件下，获得其荧光光谱，得到波长为496nm处的荧光强度-次氯酸根离子浓度的工作曲线。
本发明所述的吩噻嗪类荧光染料水溶性良好，该染料可以完全用于水溶液体系中，荧光光谱在496nm处有一强的荧光峰，在365nm光激发下显示绿色荧光，溶液中加入次氯酸根离子将点亮荧光探针。
本发明吩噻嗪-喹啉荧光染料在未滴加次氯酸根离子无荧光出峰，但当加入了次氯酸根离子后，荧光染料点亮，荧光光谱在496nm有很强的荧光峰，荧光颜色为绿色。其原理是，次氯酸根离子能和染料上的碳碳双键反应，反应生成醛类物质，改变了物质的结构，点亮荧光探针。
本发明所述的吩噻嗪-喹啉荧光染料对次氯酸根离子具有专一性，而其他活性氧包括H2O2，NO·，·O2 -、ONOO-、ROO·、1O2、·OH都不能点亮荧光染料，并且上述的活性氧的存在不会对次氯酸根离子的检测造成任何干扰。
本发明所述的吩噻嗪-喹啉荧光染料具有很好的选择性，对次氯酸根离子有专一的荧光响应，其他活性氧对染料的荧光变化没有任何影响。荧光染料核心是吩噻嗪结构和碳碳双键结构，以富电子性能的吩噻嗪作为电子给体，具有强吸电子性能的喹啉鎓盐作为电子受体，构建D-π-A体系，次氯酸根离子通过碳碳双键的加成反应使得碳碳双键断裂，该染料对于次氯酸根离子有很好的选择性，可以一步到位检测水溶液中的次氯酸根离子，减少操作，降低成本。
相比于现有的技术，本发明具有以下的优点：
该吩噻嗪-喹啉类荧光染料对检测次氯酸根响应速度快、选择性高、检测的灵敏度高，检测限可低至10-9摩尔/升数量级，达到34.4nM，该类探针材料的制备方法简单、易行、成本低；同时，本发明的检测环境是DMSO:PBS(v/v＝1:99),更加接近于生理环境，具有很好的水溶性，更有利于在生物成像领域的应用。
附图说明
图1为实施例5染料与不同活性氧反应的荧光光谱图，其中染料的浓度是10μM。
图2为实施例2染料与次氯酸根离子反应的荧光强度-时间变化荧光光谱图。
图3为实施例6中吩噻嗪-喹啉荧光染料水溶液中加入不同浓度的次氯酸根离子时在发射波长为496nm处的荧光强度谱图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但是本发明的实施方式不限于此。
实施例1
1.吩噻嗪类荧光染料的制备方法，步骤如下：
(1)将吩噻嗪(20g，100mmol)和溴乙烷(21.79g，100mmol)溶解于150mL DMSO溶液中。在室温下添加氢氧化钠(4.62g，120mmol)，并常温搅拌24小时。反应结束后，将反应混合物倒入水中，并用二氯甲烷萃取。收集有机相，并用无水Na2SO4干燥。用旋转蒸发仪去除溶剂，将粗产物通过硅胶柱色谱法分离，使用石油醚/二氯甲烷(10/1；v/v)作为洗脱剂，得到白色固体产物15.323g，产率为82.0％。
(2)在0℃和N2气氛下，将POCl3(14.8g，0.097mol)滴加到无水N，N-二甲基甲酰胺(8.6g，0.116mol)中。将该溶液在0℃温度下保持0.5h，然后将步骤(1)中所得到的白色固体产物(6.8g，0.03mol)溶解于在20mL N，N-二甲基甲酰胺溶液中并以0.25毫升/秒的速度添加到POCl3/DMF络合物中。将该混合物在80℃加热并回流8小时。当反应完成时，将混合物冷却至室温并倒入冰块中以淬灭反应。接着用1mol/L NaOH中和混合物溶液直到pH＝7，然后用二氯甲烷萃取。收集有机相，并用无水Na2SO4干燥。用旋转蒸发仪除去有机溶剂，粗产物通过硅胶柱色谱法分离，使用石油醚/二氯甲烷(10/1；v/v)作为洗脱剂，得到黄色固体产物4.36g，产率为65％。
(3)将2-甲基喹啉(10.45g，0.075mmol)溶解在25mL甲苯中，然后添加碘甲烷(4.77mL，0.075mmol)到反应体系中。在搅拌的同时将0.2ml丙酮逐渐注入混合物中，反应加热至120℃并回流反应8小时，然后恢复至室温。过滤后，将粗产物用乙醇洗涤三次，得到黄色粉末16.17g，产率为80％
(4)将步骤(3)中的反应产物(6mmol，1.710g)和步骤(2)的产物(6mmol，1.544g)溶解在25mL甲醇中，向反应混合物中加入0.5mL哌啶。将该混合物加热至80℃并回流反应15小时，然后冷却至室温。将混合物用甲醇洗涤几次，得到的产物为紫黑色粉末3.00g，产率为80％。
实施例2
1.吩噻嗪类荧光染料的制备方法，步骤如下：
(1)将吩噻嗪(20g，100mmol)和溴乙烷(16.342g，150mmol)溶解于180mL DMSO溶液中。在室温下添加氢氧化钠(5g，130mmol)，并常温搅拌30小时。反应结束后，将反应混合物倒入水中，并用二氯甲烷萃取。收集有机相，并用无水Na2SO4干燥。用旋转蒸发仪去除溶剂，将粗产物通过硅胶柱色谱法分离，使用石油醚/二氯甲烷(10/1；v/v)作为洗脱剂，得到白色固体产物18.323g，产率为83.0％。
(2)在0℃和N2气氛下，将POCl3(14.8g，0.097mol)滴加到无水N，N-二甲基甲酰胺(8.6g，0.116mol)中。将该溶液在0℃温度下保持1h，然后将步骤(1)中所得到的白色固体产物(6.8g，0.03mol)溶解于在20mL N，N-二甲基甲酰胺溶液中并0.25毫升/秒的速度添加到POCl3/DMF络合物中。将该混合物在80℃加热并回流12小时。当反应完成时，将混合物冷却至室温并倒入冰块中以淬灭反应。接着用1mol/L NaOH中和混合物溶液直到pH＝7.5，然后用二氯甲烷萃取。收集有机相，并用无水Na2SO4干燥。用旋转蒸发仪除去有机溶剂，粗产物通过硅胶柱色谱法分离，使用石油醚/二氯甲烷(10/1；v/v)作为洗脱剂，得到黄色固体产物5.00g，产率为68％。
(3)将2-甲基喹啉(10.45g，0.075mmol)溶解在30mL甲苯中，然后添加碘甲烷(5.73mL，0.09mmol)到反应体系中。在搅拌的同时将0.3ml丙酮逐渐注入混合物中，反应加热至120℃并回流反应10小时，然后恢复至室温。过滤后，将粗产物用乙醇洗涤三次，得到黄色粉末17.17g，产率为82％
(4)将步骤(3)中的反应产物(7mmol，1.995g)和步骤(2)的产物(6mmol，1.544g)溶解在30mL甲醇中，向反应混合物中加入0.5mL哌啶。将该混合物加热至80℃并回流反应18小时，然后冷却至室温。将混合物用甲醇洗涤三次，得到的产物为紫黑色粉末3.105g，产率为81％
实施例3
1.吩噻嗪类荧光染料的制备方法，步骤如下：
(1)将吩噻嗪(20g，100mmol)和溴乙烷(21.79g，200mmol)溶解于200mL DMSO溶液中。在室温下添加氢氧化钠(5g，130mmol)，并常温搅拌36小时。反应结束后，将反应混合物倒入水中，并用二氯甲烷萃取。收集有机相，并用无水Na2SO4干燥。用旋转蒸发仪去除溶剂，将粗产物通过硅胶柱色谱法分离，使用石油醚/二氯甲烷(10/1；v/v)作为洗脱剂，得到白色固体产物19.323g，产率为85.0％。
(2)在0℃和N2气氛下，将POCl3(14.8g，0.097mol)滴加到无水N，N-二甲基甲酰胺(8.6g，0.116mol)中。将该溶液在0℃温度下保持1.5小时，然后将步骤(1)中所得到的白色固体产物(6.8g，0.03mol)溶解于在20mL N，N-二甲基甲酰胺溶液中并一滴一滴地添加到POCl3/DMF络合物中。将该混合物在80℃加热并回流20小时。当反应完成时，将混合物冷却至室温并倒入冰块中以淬灭反应。接着用1mol/L NaOH中和混合物溶液直到pH＝8，然后用二氯甲烷萃取。收集有机相，并用无水Na2SO4干燥。用旋转蒸发仪除去有机溶剂，粗产物通过硅胶柱色谱法分离，使用石油醚/二氯甲烷(10/1；v/v)作为洗脱剂，得到黄色固体产物5.36g，产率为70％。
(3)将2-甲基喹啉(10.45g，0.075mmol)溶解在40mL甲苯中，然后添加碘甲烷(7mL，0.11mmol)到反应体系中。在搅拌的同时将0.2mL丙酮逐渐注入反应体系中，反应加热至120℃并回流反应12小时，然后恢复至室温。过滤后，将粗产物用乙醇洗涤三次，得到黄色粉末18.17g，产率为85％
(4)将步骤(3)中的反应产物(9mmol，2.566g)和步骤(2)的产物(6mmol，1.544g)溶解在30mL甲醇中，向反应混合物中加入0.5mL哌啶。将该混合物加热至80℃并回流反应12小时，然后冷却至室温。将混合物用甲醇洗涤三次，得到的产物为紫黑色粉末3.135g，产率为80％
2.化合物的表征
1H NMR(600MHz,DMSO-d6)δ8.98(d,J＝9.0Hz,1H),8.52(t,J＝9.0Hz,2H),8.31(dd,J＝8.1,1.5Hz,1H),8.18–8.11(m,2H),7.93–7.84(m,2H),7.81–7.69(m,2H),7.23(ddd,J＝8.6,7.4,1.6Hz,1H),7.16(dd,J＝7.6,1.6Hz,1H),7.12–7.06(m,2H),6.99(td,J＝7.4,1.1Hz,1H),4.53(s,3H),3.99(q,J＝6.9Hz,2H),1.33(t,J＝6.9Hz,3H).
13C NMR(151MHz,DMSO-d6)δ156.07,146.99,146.09,143.39,142.68,139.19,134.66,130.72,129.96,129.16,128.71,127.96,127.49,127.10,126.59,123.26,122.97,121.58,120.71,119.20,116.59,115.90,115.20,41.63,12.47.
HRMS(MALDI-TOF):[M-I]+calcd for C26H23N2S+,395.54；found 395.845。
上述的检测结果分析证实了制备合成的化合物为化学式(Ⅰ)所示的结构。
实施例4
荧光检测染料对次氯酸根离子的时间响应
(1)配制浓度为1mM的吩噻嗪类荧光染料(实施例1所得)DMSO溶液，取100μL染料DMSO溶液，都用PBS水溶液稀释到10mL。
(2)配制浓度为1mM的次氯酸根离子的氢氧化钠水溶液
(3)取10mL染料水溶液一份，滴加400μL次氯酸根离子水溶液，混合均匀后，在激发光345nm的测试条件下，得到其荧光光谱，得到波长在496nm处的荧光强度-反应时间的工作曲线，测试结果如图2。
结果显示，由图2可知，次氯酸根离子加入到配制的染料水溶液中，荧光强度有了显著的增强，相比于中国发明专利201910334345.3实现90秒对铜离子的检测，本发明的探针对次氯酸根离子的识别在15秒内达到就能达到稳定，因此该荧光探针有非常快速识别次氯酸根离子的能力。
实施例5
荧光检测染料对次氯酸根离子的选择性
(1)配制浓度为1mM的吩噻嗪类荧光染料(实施例1所得)DMSO溶液，取100μL染料DMSO溶液，都用PBS水溶液稀释定容到10mL容量瓶中，得到8份用容量瓶定容到10mL的染料水溶液。
(2)首先配制浓度为1mM的次氯酸根离子的氢氧化钠水溶液，再分别配制10mM的超氧化物(O2 -)、过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(HO·)、单线态氧(1O2)、叔丁基过氧化氢(t-BuOOH)、一氧化氮(NO·)、过氧化亚硝酰(ONOO-)的水溶液。
(3)针对8份用容量瓶定容到10mL的染料水溶液，分别向8个容量瓶里面滴加100μL次氯酸根离子、超氧化物(O2 -)、过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(HO·)、单线态氧(1O2)、叔丁基过氧化氢(t-BuOOH)、一氧化氮(NO·)、过氧化亚硝酰(ONOO-)的水溶液，混合均匀后，在365nm激发下观察染料水溶液的荧光变化。
结果发现，染料水溶液原本的颜色是暗红色，而且荧光是“关闭”状态，加入次氯酸根离子的氢氧化钠水溶液以后，染料的荧光由“关闭”转变为“开启”状态；而加入超氧化物(O2 -)、过氧化氢(H2O2)、羟基自由基(HO·)、单线态氧(1O2)、叔丁基过氧化氢(t-BuOOH)、一氧化氮(NO·)、过氧化亚硝酰(ONOO-)的水溶液，染料水溶液的荧光状态基本保持不变。因此该染料对次氯酸根离子显示出很好的选择性和荧光识别能力。
检测上述的溶液的荧光光谱图如图1所示。结果发现，加入次氯酸根离子水溶液后，溶液在496nm出的荧光峰出现；而加入其他活性氧溶液后，溶液的荧光强度几乎不变。因此，该染料对次氯酸根离子显示出良好的选择性。
实施例6
1.荧光滴定次氯酸根离子的工作曲线
(1)配制浓度为1mM的吩噻嗪类荧光染料(实施例1所得)DMSO溶液；配制浓度为1mM的次氯酸根离子的水溶液；
(2)取100μL染料DMSO溶液于10mL容量瓶中，量取不同体积的次氯酸根离子水溶液加入到上述容量瓶中，用PBS水溶液稀释到10mL，配制成含有不同浓度的次氯酸根离子的标准测试溶液。在激发光345nm的测试条件下，得到其荧光光谱，得到波长在496nm处的荧光强度-次氯酸根离子的工作曲线。测试结果见附图3，用公式LOD＝3σ/k计算得到检测限为34.4nM。
2.次氯酸根离子的浓度检测
采用上述制备的工作曲线，用待测试样品(本单位实验室制备的样品)添加代替储备溶液，在496nm处测定荧光强度，从工作曲线计算得出次氯酸根离子的含量，在10μM以下。
综上所述，与中国发明专利申请201910334345.3的次氯酸根的检测限只有170nM，而本发明的次氯酸根离子的检测限为34.4nM，效果显著优于中国发明专利申请201910334345.3；因为中国发明专利申请201910334345.3的次氯酸根识别位点是利用活性氧化物对吩噻嗪的氧化，而本发明对次氯酸根的识别是利用次氯酸根对碳碳双键的加成反应，反应的灵敏度会有很大的提高。
中国发明专利申请201910334345.3的检测环境是EtOH:PBS(v/v＝1:1)，而本发明的检测环境是DMSO:PBS(v/v＝1:99)，更加接近于生理环境，更有利于在生物成像领域的应用；本发明对次氯酸根离子的检测是通过碳碳双键的加成反应进攻吩噻嗪-喹啉染料结构中的碳碳双键，破坏了分子结构，使得双键断裂，而其他离子并不能进攻碳碳双键。表明本发明的染料对次氯酸根离子表现出专一的选择性和优秀的荧光识别能力，可应用于复杂的水溶液中检测次氯酸根离子，操作简单，成本低。
本发明不受上述实施例约束，其他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，均应为等效的替代方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种检测次氯酸根离子的吩噻嗪-喹啉染料，其特征在于，该吩噻嗪-喹啉染料的结构式为(Ι)：
Figure FDA0002354744790000011
2.权利要求1所述的检测次氯酸根离子的吩噻嗪-喹啉染料的制备方法，其特征在于包括步骤如下：
1)将化合物吩噻嗪、溴乙烷溶解于溶剂中，加入氢氧化钠，搅拌均匀，常温反应后，旋蒸除去有机溶剂后得到粗产物淡绿色固体，进一步用硅胶层析柱分离，提纯得到10-乙基-10H-吩噻嗪；
2)先将N，N-二甲基甲酰胺溶液置于氮气氛围和冰水浴中，再将三氯氧磷滴加到所述的N，N-二甲基甲酰胺中，在0℃以下低温反应0.5-3h得到粘稠状溶液；再将步骤1)中产物10-乙基-10H-吩噻嗪溶解于N，N-二甲基甲酰胺并滴加到所述的粘稠状溶液中，加热回流反应；加入氢氧化钠溶液中和溶液至pH＝5-8，旋蒸除去溶剂后得到粗产物黄色固体，进一步通过硅胶层析柱分离，提纯得到10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛；
3)将3-甲基喹啉和碘甲烷溶解于无水甲苯中，再在溶液中加入丙酮；加热回流反应，旋蒸除去溶剂后得到黄色固体，进一步通过硅胶层析柱分离，提纯得到1,2-二甲基喹啉-1-碘化物；
4)将步骤2)的产物10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛和步骤3)的产物1,2-二甲基喹啉-1-碘化物溶解于甲醇中，滴加哌啶到溶液中，加热回流反应，抽滤取得粗产物紫黑色固体，用冷甲醇清洗得到最终产物吩噻嗪-喹啉染料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的吩噻嗪和溴乙烷按摩尔比1:1-1:2；每100mmol吩噻嗪加入1.2-1.5倍于吩噻嗪的氢氧化钠固体；每100mmol吩噻嗪加入150-200mL二甲基亚砜溶液；常温反应时间为24-36h；所述的溶剂为二甲基亚砜溶液。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述的将三氯氧磷滴加到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中是用注射器将三氯氧磷按1-3滴/秒的速度滴入到N，N-二甲基甲酰胺溶剂中；所述的加热回流反应的时间为8-20h；反应完毕后用冰块淬灭反应；所述的氢氧化钠溶液的浓度为1-2mol/L。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤3)中所述的3-甲基喹啉和碘甲烷的摩尔比为1:1-1:2；每10mmol 3-甲基喹啉加入0.2-0.5mL丙酮；每10mmol 3-甲基喹啉加入25-40mL无水甲苯；加热回流反应8-12h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤4)中将所述10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛和1,2-二甲基喹啉-1-碘化物的摩尔比为1:1-1:2；每10mmol 10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛加入25-40mL甲醇；每10mmol 10-乙基-10H-吩噻嗪-3-甲醛加入0.5-1mL哌啶；加热回流反应的温度为50-100℃；加热回流反应时间为15-24h。
7.根据权利要求1所述的吩噻嗪-喹啉染料在检测次氯酸根离子的应用。
8.根据权利要求7所述的吩噻嗪-喹啉染料在检测次氯酸根离子的应用，其特征在于包括以下步骤：
(1)将吩噻嗪-喹啉染料溶解在亲水性的有机溶剂中，制备染料储备液；用PBS溶液将染料储备液稀释成染料水溶液；按照体积百分比计，亲水性的有机溶剂含量为0.1-10％，吩噻嗪-喹啉染料的浓度为5-20μM；
(2)加入待检测样品，在波长为365nm的激发光照射，观察溶液中荧光的变化情况，若荧光从淬灭状态改变至荧光响应状态，待测溶液中含有次氯酸根离子，进一步通过高分辨率质谱图分析，确认是否含有次氯酸根离子。
9.根据权利要求8所述的吩噻嗪-喹啉染料在检测次氯酸根离子的应用，其特征在于所述的亲水性的有机溶剂为二甲基亚砜；按体积百分比计，所述的染料水溶液中二甲基亚砜含量为0.1％，吩噻嗪-喹啉染料的浓度为10μM。
10.根据权利要求8所述的吩噻嗪-喹啉染料在检测次氯酸根离子的应用，其特征在于：次氯酸根离子的浓度根据测定待测样品荧光滴定次氯酸根离子的工作曲线计算，在496nm出荧光强度，从工作曲线计算次氯酸根离子含量；待测试样品荧光滴定次氯酸根离子的工作曲线通过如下方法得到：配置浓度为1mM的染料二甲基亚砜溶液；配制浓度为1mM的次氯酸根离子的氢氧化钠水溶液；取100μL染料二甲基亚砜溶液于10mL容量瓶中；量取不同体积的次氯酸根离子氢氧化钠水溶液，加入染料二甲基亚砜溶液中，用PBS水溶液稀释到10mL，配制成不同浓度的次氯酸根离子的标准测试溶液；在激发波长345nm的测试条件下，获得其荧光光谱，得到波长为496nm处的荧光强度-次氯酸根离子浓度的工作曲线。
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