CN113214184A - 一种用于检测甲醛的荧光探针及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于检测甲醛的荧光探针及其制备方法和应用。该荧光探针的分子式为C19H20N2OS，其化学结构式如式(I)所示。本发明中的荧光探针是一种基于2‑(2‑羟基苯基)苯并噻唑荧光团与甲醛特异性识别基团高烯丙基胺反应的产物，能够通过2‑Aza‑Cope重排对甲醛进行检测，对环境中微量甲醛具有极好的识别性能，且本发明中的荧光探针结构简单，除了能快速检测甲醛的存在外，在一定的甲醛浓度范围具有良好的线性响应。因此，可将本发明的荧光探针用于水环境或生物样本中甲醛的定性和定量检测。
Figure DDA0002995155160000011

Description

一种用于检测甲醛的荧光探针及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于荧光探针技术领域，特别涉及一种用于检测甲醛的荧光探针及其制备方法和应用。
背景技术
甲醛(HCHO，简称为FA)是一种无色有刺激性的气体，对人眼、鼻等有刺激作用。甲醛在常温下是气态，通常以水溶液形式出现。作为最重要的活性羰基物种之一，甲醛不仅参与细胞内一碳循环代谢，而且与多种人类疾病有关。肿瘤组织中甲醛的升高可能是组织癌变和肿瘤发生发展的关键因素。研究表明过量的内源性甲醛会促进Tau蛋白的过度磷酸化，增加AD(阿尔兹海默症)的患病风险。泌尿系统是内源性甲醛从血液中排出的主要途径之一，尿液中与甲醛反应的蛋白少，对内源性甲醛测定影响小；而且尿液的取样和储存比血液、脑组织方便很多；此外文献数据表明尿甲醛水平与认知功能减退呈正相关。因此尿液中甲醛含量的测定可以用来诊断早期阿尔兹海默症。目前MMSE(简易智力状态检查量表)是临床上常用的神经心理学检查工具，能较全面、快速地反映被测试者智力状态及认知功能下降程度。但是这种检查工具无法阐明甲醛生理水平与疾病的密切联系。因此，发明一种能快速、方便以及低成本检测环境和生物样品中甲醛的荧光探针对与甲醛相关的疾病研究具有重要的科学意义和应用价值。
小分子有机荧光探针是一种将分子间的相互作用转换为光学信号传递给外界的工具。因其具有高选择性，高的检测灵敏度、并能实时在线检测等优点被广泛用于生物医学、环境科学等领域。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。目前有几种用于甲醛检测策略的荧光探针，它们分别是基于甲醛触发的2-Aza-Cope重排反应、甲醛－胺缩合反应以及甲醛－肼缩合反应等。其中基于2-Aza-Cope重排的高烯丙基胺作为甲醛的识别基团，对甲醛的选择性最高，然而目前所报道的2-Aza-Cope重排的甲醛探针响应时间(约1-4小时)以及荧光响应强度(7-33倍荧光增强)还有待提高。因此，提供一种基于2-Aza-Cope重排的、具有良好生物稳定性的、合成简单且能实现快速响应的用于甲醛检测的荧光探针是很必要的。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种用于检测甲醛的荧光探针。
本发明的另一目的在于提供所述用于检测甲醛的荧光探针的制备方法。
本发明的另一目的在于提供所述用于检测甲醛的荧光探针的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种用于检测甲醛的荧光探针(FormA-HBT)，该荧光探针的分子式为C19H20N2OS(黄绿色荧光染料，外观呈淡黄色粉末)，其化学结构式如式(I)所示：
Figure BDA0002995155140000021
所述的用于检测甲醛的荧光探针的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2-(2-羟基苯基)苯并噻唑、(3-溴丙氧基)叔丁基二甲基硅烷和碳酸钾加入到乙腈中，在80±5℃下进行回流反应，待反应结束后加入饱和食盐水，用乙酸乙酯萃取，再用硅胶层析柱分离纯化，得到化合物1；
(2)将步骤(1)中得到的化合物1和四丁基氟化铵三水化合物加入到四氢呋喃中，在室温条件下进行反应，待反应结束后加入饱和食盐水，用乙酸乙酯萃取，硅胶层析柱分离纯化，得到化合物2；
(3)将步骤(2)中得到的化合物2溶解在二氯甲烷中，然后加入氯铬酸吡啶盐，在室温条件下进行反应，待反应结束后用硅胶层析柱分离纯化，得到化合物3；
(4)将步骤(3)中得到的化合物3加入到氨甲醇溶液中，冰浴反应，再加入硼酸烯丙基频哪醇酯，在室温条件下继续反应，待反应结束后用硅胶层析柱分离纯化，得到所述用于检测甲醛的荧光探针(FormA-HBT)。
步骤(1)中所述的2-(2-羟基苯基)苯并噻唑、(3-溴丙氧基)叔丁基二甲基硅烷和碳酸钾的摩尔比为1：3：5。
步骤(1)中所述的乙腈的用量为按每毫摩尔(mmol)2-(2-羟基苯基)苯并噻唑配比5～10mL乙腈计算；优选为按每毫摩尔(mmol)2-(2-羟基苯基)苯并噻唑配比5mL乙腈计算。
步骤(1)中所述的乙腈、饱和食盐水和乙酸乙酯的体积比优选为5:3:3。
步骤(1)中所述的回流反应的时间为1～3h；优选为1h。
步骤(1)和(2)中所述的乙酸乙酯萃取的次数优选为2～3次。
步骤(1)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离。
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为20:1。
步骤(2)中所述的化合物1与四丁基氟化铵三水化合物的摩尔比为1：2～5；优选为1：3。
步骤(2)中所述的四氢呋喃的用量为按每毫摩尔(mmol)化合物1配比10～15mL四氢呋喃计算；优选为按每毫摩尔(mmol)化合物1配比10mL四氢呋喃计算。
步骤(2)中所述的四氢呋喃、饱和食盐水和乙酸乙酯的体积比优选为5:3:3。
步骤(2)中所述的反应的时间为1～2h。
步骤(2)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离。
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为2:1。
步骤(3)中所述的化合物2与氯铬酸吡啶盐的摩尔比为1：2～4；优选为1：2.5。
步骤(3)中所述的二氯甲烷的用量为按每毫摩尔(mmol)化合物2配比5～10mL二氯甲烷计算；优选为按每毫摩尔(mmol)化合物2配比5mL二氯甲烷计算。
步骤(3)中所述的反应的时间为4～6h；优选为4h。
步骤(3)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离。
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为10:1。
步骤(4)中所述的化合物3与硼酸烯丙基频哪醇酯的摩尔比为1：1.5～3；优选为1：2。
步骤(4)中所述的氨甲醇溶液的浓度为1～5mol/L。
步骤(4)中所述的氨甲醇溶液的用量为按每毫摩尔(mmol)化合物3配比1～2mL氨甲醇溶液计算；优选为按每毫摩尔(mmol)化合物2配比1.25mL氨甲醇溶液计算。
步骤(4)中所述的冰浴反应的时间为30～60min；优选为30min。
步骤(4)中所述的在室温条件下继续反应的时间为2～4h；优选为2h。
步骤(4)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离。
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为8:1。
所述的用于检测甲醛的荧光探针在非疾病诊断治疗目的甲醛检测中的应用。
所的检测的对象包括水体环境或生物样本等。
所的检测包括定性和定量检测。
一种检测甲醛的方法(非疾病诊断治疗目的)，包括如下步骤：
(A)将上述用于检测甲醛的荧光探针加入到溶剂中，配制成pH值为5～8的探针溶液；
(B)将待测样品加入到探针溶液中，得到待测样品溶液；
(C)结果分析：
①用荧光光谱仪观察待测样品溶液荧光光谱的变化，荧光激发波长为365nm，若在510nm处观察待测样品溶液的荧光强度增强，同时380nm处观察待测样品溶液的荧光强度变弱，则说明待测样品含有甲醛；否则，则认为不含有甲醛；
和/或：
②用365nm紫外灯观察待测样品溶液在加入待测样品前后颜色的变化，若加入待测样品后，溶液由蓝色变为强烈的黄绿色，则说明待测样品含有甲醛；否则，则认为不含有甲醛。
步骤(A)中所述的溶剂为水、乙醇、PBS缓冲液和人工尿液中的任意一种；优选为pH值为5～8的水、乙醇、PBS缓冲液和人工尿液中的任意一种；更优选为先将上述用于检测甲醛的荧光探针溶于乙醇中，得到探针母液；然后将探针母液稀释成pH值为5～8的探针溶液。
所述的人工尿液的配方如下：CaCl2 3.8mmol/L，MgCl2 3.0mmol/L，NaCl72.1mmol/L，Na2SO4 14.5mmol/L，柠檬酸三钠(Na3Citrate)2.2mmol/L，KH2PO4 21.8mmol/L，KCl 16.4mmol/L，NH4Cl 17.2mmol/L，尿素(Urea)41.6mmol/L，肌酐(Creatinine)8.8mmol/L，pH＝6.8。
所述的探针母液的浓度为15～25mmol/L；优选为19mmol/L。
步骤(B)中所述的待测样品包括水体环境或生物样本。
步骤(C)中所述的用荧光光谱仪观察的时间为8～10分钟。
步骤(C)中所述的荧光光谱仪为分子荧光光谱仪。
步骤(C)中所述的测样品溶液中探针的浓度200～300μmol/L；优选为250μmol/L。
一种定量检测甲醛的方法，包括如下步骤：
(a)将上述用于检测甲醛的荧光探针加入到溶剂中，配制成pH值为5～8的探针溶液；
(b)将甲醛加入到步骤(a)中得到的探针溶液中，配制至少五个浓度梯度的甲醛样品溶液，用荧光光谱仪观察荧光光谱的变化，并计算510nm和380nm处的荧光强度比值I510/I380；
(c)根据荧光强度比值I510/I380与甲醛的浓度，绘制标准曲线，得到线性方程；
(d)将待测样品加入到探针溶液中，得到待测样品溶液；然后用荧光光谱仪观察荧光光谱的变化，并计算510nm和380nm处的荧光强度比值I510ˊ/I380ˊ，再根据线性方程获得待测样品的含量。
步骤(a)中所述的溶剂为水、乙醇、PBS缓冲液和人工尿液中的任意一种；优选为pH值为5～8的水、乙醇、PBS缓冲液和人工尿液中的任意一种；更优选为先将上述用于检测甲醛的荧光探针溶于乙醇中，得到探针母液；然后将探针母液稀释成pH值为5～8的探针溶液。
所述的人工尿液的配方如下：CaCl2 3.8mmol/L，MgCl2 3.0mmol/L，NaCl72.1mmol/L，Na2SO4 14.5mmol/L，柠檬酸三钠(Na3Citrate)2.2mmol/L，KH2PO4 21.8mmol/L，KCl 16.4mmol/L，NH4Cl 17.2mmol/L，尿素(Urea)41.6mmol/L，肌酐(Creatinine)8.8mmol/L，pH＝6.8。
所述的探针母液的浓度为15～25mmol/L；优选为19mmol/L。
步骤(b)中所述的样品溶液中探针的浓度200～300μmol/L(优选为250μmol/L)；甲醛的浓度为0.02～1mmol/L(优选为0.08～1mmol/L)。
步骤(b)和(d)中所述的荧光光谱仪为分子荧光光谱仪。
步骤(d)中所述的待测样品包括水体环境或生物样本。
本发明的核心是利用2-(2-羟基苯基)苯并噻唑构筑经典的ESIPT(激发态分子内质子转移)体系。当存在甲醛的时，首先高烯丙基胺与甲醛发生缩合反应生成亚胺，紧接着进行2-Aza-Cope重排以及不饱和碳基β消除，快速释放出荧光团，2-(2-羟基苯基)苯并噻唑本身产生ESIPT的烯醇式和酮式异构，会发出荧光红移和荧光增强现象，反应机理如图1所示。通过上述方案，设计和获得荧光探针。本发明提供的用于甲醛检测的荧光探针，能快速检测甲醛的存在，对甲醛的响应时间为10min。同时探针FormA-HBT对甲醛具有高特异性，检测限可低到260nM。此外探针FormA-HBT在人工尿液介质中，在0.08～1mM甲醛浓度范围具有良好的线性响应。本发明的甲醛荧光探针作用于含甲醛的水溶液，采用荧光光谱仪观察荧光光谱峰值达到最大所需时间。可以通过观察荧光光谱的变化程度判断甲醛的含量，从而达到检测甲醛的目的。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明提供了一种用于甲醛检测的荧光探针(简称为探针FormA-HBT)，是一种基于2-(2-羟基苯基)苯并噻唑衍生物与甲醛特异性识别基团高烯丙基胺反应的产物；该探针利用2-Aza-Cope重排对甲醛进行检测，对环境中微量甲醛具有极好的识别性能，具有结构简单，合成步骤少，成本低易操作、利于推广和应用，克服了现有的甲醛荧光探针结构复杂，合成步骤多，响应时间缓慢等缺点。
(2)本发明中的探针FormA-HBT可以检测水环境或生物样本中是否含有甲醛，还能进行定量检测：用分子荧光光谱仪测试，激发波长为365nm。如果在510nm处观察待测液的荧光强度增强，同时380nm处观察待测液的荧光强度变弱，则说明待测液可以对甲醛产生响应；或用365nm紫外灯观察待测液在加入甲醛前后颜色的变化：用365nm紫外灯观察待测溶液在加入甲醛前后颜色的变化，待测液由蓝色变为强烈的黄绿色，则说明待测液与甲醛响应。
附图说明
图1是本发明的反应机理图。
图2是实施例1中探针FormA-HBT的1H NMR图谱。
图3是实施例1中探针FormA-HBT的13C NMR图谱。
图4是实施例2探针FormA-HBT对不同浓度甲醛的荧光滴定图(其中，在380nm处的荧光峰值，从上至下，甲醛浓度依次为0～60mM中探针FormA-HBT的荧光光谱；在510nm处的荧光峰值，从下至上，甲醛浓度依次为0～60mM中探针FormA-HBT的荧光光谱)。
图5是实施例2中探针FormA-HBT加入甲醛前后用365nm紫外灯观察颜色的变化图。
图6是实施例2中探针FormA-HBT的荧光强度比(I510/I380)与所添加的甲醛的浓度之间的关系图。
图7是实施例3中探针FormA-HBT对甲醛的响应时间关系图。
图8是实施例3中探针FormA-HBT的荧光强度比(I510/I380)与甲醛的响应时间关系图。
图9是实施例4在人工尿液中探针FormA-HBT随不同浓度甲醛的加入荧光谱图的变化情况图。
图10是实施例4在人工尿液中探针FormA-HBT的荧光强度比(I510/I380)随不同浓度甲醛的加入荧光谱图的变化情况图(其中，在380nm处的荧光峰值，从上至下，甲醛浓度依次为0～1mM中探针FormA-HBT的荧光光谱。在510nm处的荧光峰值，从下至上，甲醛浓度依次为0～1mM中探针FormA-HBT的荧光光谱)。
图11是在实施例5中荧光探针FormA-HBT与常见离子或生物小分子在加入甲醛反应前后的荧光光谱图。
图12是在实施例5中荧光探针FormA-HBT的荧光强度比与常见离子或生物小分子在加入甲醛反应前后的荧光对比柱形图(图中，1：空白、2：甲醛、3：乙醛、4：乙二醛、5：丙酮醛、6：对羟基苯甲醛、7：半胱氨酸、8：高半胱氨酸、9：谷胱甘肽、10、过氧化氢、11、D-葡萄糖、12：Na+、13：Mg2+、14：Ca2+)。
具体实施方式
下面结合实施例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。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。下列实施例中未注明具体实验条件的试验方法，通常按照常规实验条件或按照制造厂所建议的实验条件。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均可通过市售获得。
实施例1：探针FormA-HBT的合成
(1)将10mmol的2-(2-羟基苯基)苯并噻唑、30mmol的(3-溴丙氧基)叔丁基二甲基硅烷和50mmol的碳酸钾加入到50mL乙腈溶剂中，在80℃下回流1h，反应结束后加入30mL饱和食盐水，用30mL乙酸乙酯萃取2～3次，用硅胶层析柱分离纯化(硅胶100～200目)，洗脱液比例为石油醚/乙酸乙酯＝20：1(v/v)，得到化合物1，为无色黏状液体；
(2)化合物1(5mmol)与四丁基氟化铵三水化合物(15mmol)按1：3摩尔比用50mL四氢呋喃溶解，室温反应1～2h，反应结束后加入30mL饱和食盐水，用30mL乙酸乙酯萃取2～3次，用硅胶层析柱分离纯化(硅胶100～200目)，洗脱液比例为石油醚/乙酸乙酯＝2:1(v/v)，得到化合物2，为纯白色粉末；
(3)①化合物2(4mmol)溶解在20mL二氯甲烷中，加入氯铬酸吡啶盐(10mmol)，室温下反应4h，反应结束后用硅胶层析柱分离纯化(硅胶100～200目)，洗脱比例为石油醚/乙酸乙酯＝10：1(v/v)，得到化合物3粗产品，为淡黄色黏状液体，直接进行下一步反应；
②化合物3粗产品全部加入到5mL氨甲醇溶液中，氨甲醇溶液的浓度为1～5mol/L，冰浴下反应30min后，加入8mmol硼酸烯丙基频哪醇酯，再室温下反应2h，反应结束后用硅胶层析柱分离纯化(硅胶100～200目)，洗脱液比例为二氯甲烷/甲醇＝8:1(v/v)，得到淡黄色固体，即荧光探针FormA-HBT。
上述的荧光探针FormA-HBT的合成路线如下所示：
Figure BDA0002995155140000071
探针FormA-HBT的核磁表征如图2和图3：
1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.54(d,J＝7.6Hz,1H),8.12(d,J＝8.1Hz,1H),7.96(d,J＝8.0Hz,1H),7.46(ddd,J＝29.0,14.9,7.5Hz,3H),7.21–7.07(m,2H),5.98–5.77(m,1H),5.35(d,J＝14.4Hz,1H),5.25–5.12(m,2H),4.46–4.30(m,2H),3.34–3.23(m,1H),2.40(dd,J＝13.1,6.5Hz,1H),2.29–2.13(m,2H),2.08–1.89(m,3H),1.28(d,J＝7.2Hz,22H),0.96–0.85(m,1H).
13C NMR(400MHz,Chloroform-d)δ163.18,156.55,152.16,135.96,135.19,131.80,130.02,129.76,125.95,124.62,122.80,122.27,121.21,121.12,118.01,112.38,66.75,58.49,48.08,43.06,36.63,35.91,31.92,29.71,29.33,29.25,27.23,27.17,25.53,24.87,24.61,22.70,18.46,14.13.
实施例2：探针FormA-HBT对不同浓度甲醛的荧光滴定
取实施例1制备的探针FormA-HBT溶于乙醇中，制成浓度为19mM探针母液；将质量分数为37％的甲醛溶液加入蒸馏水，配制成甲醛浓度为10mM的甲醛母液。配制PBS缓冲液(0.01mM，pH＝7.4)的光谱溶液，每根试管380mL。从探针母液中取出5μL加入到含有380ml光谱溶液的小试管当中(探针的终浓度为250μM)，再加入不同浓度的甲醛(终浓度：0，0.03，0.67，0.1，0.2，0.3，0.4，0.6，0.8，1，3，5，7，9，10，15，20，30，40，50，60mM)。用分子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。同时，从探针母液中取出5μL加入到含有380ml光谱溶液的小试管当中(探针的终浓度为250μM)，再加入终浓度为20mM的甲醛，用365nm紫外灯观察待测溶液在加入甲醛前后颜色的变化，待测液由蓝色变为强烈的黄绿色，则说明待测液与甲醛响应，如图5。
荧光光谱变化情况如图4所示。图6是实施例2探针FormA-HBT随不同浓度甲醛的加入，FormA-HBT的荧光强度比(I510/I380)与所加甲醛的浓度之间的关系图。其中，在380nm处的荧光峰值，从上至下，甲醛浓度范围为0～60mM中探针FormA-HBT的荧光光谱。在510nm处的荧光峰值，从下至上，甲醛浓度范围为0～60mM中探针FormA-HBT的荧光光谱。由图可见，随着加入不同当量的甲醛，探针在380nm处的荧光峰值逐渐降低，同时在510nm处产生一个新的发射带并且其荧光峰值逐渐增强。
实施例3：探针FormA-HBT对甲醛的响应时间关系
为考察探针对甲醛的响应时间，取实施例1制备的探针FormA-HBT溶于无水乙醇中，制成浓度为19mM探针母液；将质量分数为37％的甲醛加入蒸馏水，配制成甲醛浓度为10mM的甲醛母液。将上述19mM的探针母液用PBS缓冲液(0.01mM，pH＝7.4)稀释到250μM制成待测液，所用溶液在使用前用超声仪超声10min。室温下，用一次性吸管移取300mL上述待测液加入到石英比色皿中同时加入终浓度为5mM的甲醛溶液，荧光动力学实验测试探针与化合物的反应时间。
结果如图7和图8所示：从图中可以看出，经过10min后，探针溶液的荧光值已增强达到65倍。
实施例4：在人工尿液中探针FormA-HBT随不同当量甲醛的荧光谱图的变化情况
取实施例1制备的探针FormA-HBT溶于乙醇中，制成浓度为19mM探针母液；将质量分数为37％的甲醛溶液加入蒸馏水，配制成甲醛浓度为10mM的甲醛母液。配制人工尿液(pH＝6.8)(表1)的光谱溶液，每根试管380mL。从探针母液中取出5μL加入到含有380ml人工尿液光谱溶液的小试管当中(探针的终浓度为250μM)，再加入不同浓度的甲醛(0，0.02，0.04，0.06，0.08，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9，1.0mM)。用分子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。
表1人工尿液的各物质组成成分(mmol/L)(pH＝6.8)
Figure BDA0002995155140000091
荧光光谱变化情况如图9所示。图10是实施例3在人工尿液中探针FormA-HBT随不同浓度甲醛的加入荧光谱图的变化情况。其中，在380nm处的荧光峰值，从上至下，甲醛浓度范围为0～1mM中探针FormA-HBT的荧光光谱。在510nm处0光峰值，从下至上甲醛浓度范围为0～1mM中探针FormA-HBT的荧光光谱。由图可见，随着加入不同当量的甲醛，探针在380nm处的荧光峰值逐渐降低，同时在510nm处产生一个新的发射带并且其荧光峰值逐渐增强。
检测限计算公式为：Detection limit＝3σ/κ；其中，σ为空白样品(不加甲醛)的标准方差，k为荧光强度比值(I510/I380)与甲醛浓度的线形拟合直线的斜率。计算得到检测下限为2.6×10-4mmol/L。
实施例5：荧光探针FormA-HBT对常见分析物的选择性研究
按实施例3中的方法，配制探针待测液(250μM)，然后取出1mL加入到5mL的离心管中，相同条件下取出14等份，分别加入以下分析物：空白(不加分析物)，终浓度分别为5mM的甲醛，5mM的乙醛、5mM的乙二醛、5mM的丙酮醛、5mM的对羟基苯甲醛、5mM的半胱氨酸、5mM的高半胱氨酸、5mM的谷胱甘肽、5mM的过氧化氢、5mM的D-葡萄糖、5mM的NaCl、5mM的MgCl2、5mM的CaCl2，混合均匀后，分别取300mL上述探针待测液与不同分析物的混合溶液来检测此混合溶液的荧光光谱变化。
结果如图11和图12所示：从图中可以发现，相对于纯探针测试液，加入乙醛、乙二醛、丙酮醛、对羟基苯甲醛、半胱氨酸、高半胱氨酸、谷胱甘肽、过氧化氢、D-葡萄糖、Na+、Mg2 +、Ca2+的测试液荧光强度变化不太明显。然而加入甲醛后溶液的荧光强度发生了显著增强。实验结果说明探针对甲醛具有良好的选择性。
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，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于检测甲醛的荧光探针，其特征在于：该荧光探针的分子式为C19H20N2OS，其化学结构式如式(I)所示：
Figure FDA0002995155130000011
2.权利要求1所述的用于检测甲醛的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将2-(2-羟基苯基)苯并噻唑、(3-溴丙氧基)叔丁基二甲基硅烷和碳酸钾加入到乙腈中，在80±5℃下进行回流反应，待反应结束后加入饱和食盐水，用乙酸乙酯萃取，再用硅胶层析柱分离纯化，得到化合物1；
(2)将步骤(1)中得到的化合物1和四丁基氟化铵三水化合物加入到四氢呋喃中，在室温条件下进行反应，待反应结束后加入饱和食盐水，用乙酸乙酯萃取，硅胶层析柱分离纯化，得到化合物2；
(3)将步骤(2)中得到的化合物2溶解在二氯甲烷中，然后加入氯铬酸吡啶盐，在室温条件下进行反应，待反应结束后用硅胶层析柱分离纯化，得到化合物3；
(4)将步骤(3)中得到的化合物3加入到氨甲醇溶液中，冰浴反应，再加入硼酸烯丙基频哪醇酯，在室温条件下继续反应，待反应结束后用硅胶层析柱分离纯化，得到所述用于检测甲醛的荧光探针。
3.根据权利要求2所述的用于检测甲醛的荧光探针的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的2-(2-羟基苯基)苯并噻唑、(3-溴丙氧基)叔丁基二甲基硅烷和碳酸钾的摩尔比为1：3：5；
步骤(2)中所述的化合物1与四丁基氟化铵三水化合物的摩尔比为1：2～5；
步骤(3)中所述的化合物2与氯铬酸吡啶盐的摩尔比为1：2～4；
步骤(4)中所述的化合物3与硼酸烯丙基频哪醇酯的摩尔比为1：1.5～3。
4.根据权利要求2所述的用于检测甲醛的荧光探针的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离；
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为20:1；
步骤(2)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离；
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为2:1；
步骤(3)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离；
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为10:1；
步骤(4)中所述的硅胶柱层析为在100～200目硅胶柱中进行色谱分离；
所述的硅胶柱层析采用石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂为洗脱剂进行梯度洗脱；其中，石油醚与乙酸乙酯的体积比为8:1。
5.根据权利要求2所述的用于检测甲醛的荧光探针的制备方法，其特征在于：
步骤(1)中所述的回流反应的时间为1～3h；
步骤(1)和(2)中所述的乙酸乙酯萃取的次数为2～3次；
步骤(2)中所述的反应的时间为1～2h；
步骤(3)中所述的反应的时间为4～6h；
步骤(4)中所述的氨甲醇溶液的浓度为1～5mol/L；
步骤(4)中所述的冰浴反应的时间为30～60min；
步骤(4)中所述的在室温条件下继续反应的时间为2～4h。
6.权利要求1所述的用于检测甲醛的荧光探针在非疾病诊断治疗目的甲醛检测中的应用。
7.一种检测甲醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(A)将权利要求1所述的用于检测甲醛的荧光探针加入到溶剂中，配制成pH值为5～8的探针溶液；
(B)将待测样品加入到探针溶液中，得到待测样品溶液；
(C)结果分析：
①用荧光光谱仪观察待测样品溶液荧光光谱的变化，荧光激发波长为365nm，若在510nm处观察待测样品溶液的荧光强度增强，同时380nm处观察待测样品溶液的荧光强度变弱，则说明待测样品含有甲醛；否则，则认为不含有甲醛；
和/或：
②用365nm紫外灯观察待测样品溶液在加入待测样品前后颜色的变化，若加入待测样品后，溶液由蓝色变为强烈的黄绿色，则说明待测样品含有甲醛；否则，则认为不含有甲醛。
8.根据权利要求7所述的检测甲醛的方法，其特征在于：
步骤(A)中所述的溶剂为水、乙醇、PBS缓冲液和人工尿液中的任意一种；
步骤(C)中所述的用荧光光谱仪观察的时间为8～10分钟；
步骤(C)中所述的测样品溶液中探针的浓度200～300μmol/L。
9.一种定量检测甲醛的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将权利要求1所述的用于检测甲醛的荧光探针加入到溶剂中，配制成pH值为5～8的探针溶液；
(b)将甲醛加入到步骤(a)中得到的探针溶液中，配制至少五个浓度梯度的甲醛样品溶液，用荧光光谱仪观察荧光光谱的变化，并计算510nm和380nm处的荧光强度比值I510/I380；
(c)根据荧光强度比值I510/I380与甲醛的浓度，绘制标准曲线，得到线性方程；
(d)将待测样品加入到探针溶液中，得到待测样品溶液；然后用荧光光谱仪观察荧光光谱的变化，并计算510nm和380nm处的荧光强度比值I510ˊ/I380ˊ，再根据线性方程获得待测样品的含量。
10.根据权利要求9所述的定量检测甲醛的方法，其特征在于：
步骤(a)中所述的溶剂为水、乙醇、PBS缓冲液和人工尿液中的任意一种；
步骤(b)中所述的样品溶液中探针的浓度200～300μmol/L；甲醛的浓度为0.02～1mmol/L。
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