一種用於硫化氫檢測的比率型螢光探針及其製備方法

2023-06-13 21:16:06

一種用於硫化氫檢測的比率型螢光探針及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於硫化氫檢測的比率型螢光探針及其製備方法。該探針的化合物為2-(6-疊氮基-1,3-二氧-苯並異喹啉基)乙基2-(4-((4-(1,2,2-三苯基乙烯基)苯氧基)甲基)-1,2,3–三氮唑基)乙基)丁二酸酯。製備時，將4-溴-1,8-萘二甲酸酐與2-氨基乙醇反應得到固體6-溴-2-(2-羥乙基)-苯並異喹啉-二酮，產物與疊氮化鈉反應得到固體6-疊氮基-2-(2-羥乙基)-苯並異喹啉-二酮；再經過系列反應，得到固體探針化合物。該探針化合物由疏水的四苯基乙烯基和親水的含疊氮基的識別基團構成，可用於化學、生物、環境等樣品中硫化氫的定量分析。
【專利說明】一種用於硫化氫檢測的比率型螢光探針及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種螢光探針化合物，特別是涉及一種用於硫化氫檢測的螢光探針及 其製備方法，屬於分析檢測【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 硫化氫是一種易燃的酸性氣體、易溶於水，濃度低時帶惡臭，氣味如臭蛋；濃度高 時反而沒有氣味，因為高濃度的硫化氫可以麻痺嗅覺神經；它是一種急性劇毒物質，吸入少 量高濃度硫化氫可於短時間內致命，長期暴露於硫化氫氣體會使人的嗅覺神經系統麻醉。 硫化氫在自然界中存在於原油、天然氣、火山氣體和溫泉之中，它也可以在細菌分解有機物 的過程中產生。硫化氫還存在於多種生產過程中，例如採礦和有色金屬冶煉，煤的低溫焦 化，含硫石油開採、提煉，橡膠、製革、染料、製糖、藥物生產等工業中都有硫化氫產生，開挖 和整治沼澤地、溝渠、印染、下水道、隧道以及清除垃圾、糞便等作業常伴有硫化氫存在，由 於硫化氫易溶於水，所以它廣泛地存在於廢水中。近年來的研究表明，硫化氫還存在於哺乳 動物體內，是一種重要的氣體信號分子，具有舒張血管、調節血壓等多種生理功能；然而當 硫化氫在體內的含量過高時，它會誘發多種疾病，並可使細胞中毒死亡。因此，靈敏、可靠的 硫化氫的檢測具有重要意義。
[0003] 迄今為止，國內外研究人員對硫化氫的檢測進行了大量的研究。常用的硫化氫的 檢測方法主要有電化學方法、比色法、螢光法等。電化學方法用於測定硫化氫（例如美國 專利US20090184005A1)，主要是利用硫化氫還原電解質中的亞鐵氰化鉀，從而導致流經兩 電極的電流的變化，並以電流變化值來評價硫化氫的量；但是電化學方法的易受樣品中存 在的其他還原性和/或氧化性物質的幹擾，因此檢測的準確性難以保證。比色法（例如發 表論文Analyst，2012, 137, 5576)，製備了含有三腈基乙烯的化合物，利用了親核的SH-基 團與三腈基乙烯基團中供電子的雙鍵發生加成反應，使得其與H2S反應後在527nm處的吸 收強度發生了明顯下降，同時溶液的顏色由紅色逐漸變為無色，從而實現了對硫化氫的比 色法檢測。螢光法在分析檢測上具有識別響應快、專一性好、選擇性高、使用方便等特點； 螢光探針在化學結構上易於設計、修飾和改進，能滿足不同檢測樣品的需要；非常適合硫化 氫的分析檢測。然而，目前常規的檢測硫化氫的螢光法主要是螢光增強型或螢光淬滅型， 這些方法易受幹擾（例如激發光強、樣品濃度、樣品中存在的螢光增強雜質或淬滅劑等）， 因此難以保障檢測的準確性。例如，螢光增強型檢測硫化氫的方法（例如發表論文Chem. Commun.，2012, 48, 4767 - 4769)，合成了一種在4號位上含有疊氮基團的萘醯亞胺的螢光 探針，該探針分子在435nm處基本沒有吸收，當疊氮基團與H2S反應後，即萘醯亞胺的4號位 由疊氮基團變為氨基，435nm處吸收大幅增加，從而在435nm的激發光照射下，螢光強度明 顯增加，實現了對硫化氫的螢光增強型檢測。中國專利CN201010300714. 6製備了 Pb0/Si20 結構的鉛矽氧化物，該氧化物在290nm的激發光照射下，可在500nm - 650nm波長範圍發射 螢光，而硫化氫和鉛矽氧化物反應可使螢光淬滅，從而實現了對硫化氫的螢光淬滅型檢測。 由上可見，本領域急需發展抗幹擾能力強、準確度高的簡便的硫化氫檢測方法。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決技術問題就是提供一種以聚集的四苯基乙烯基為能量供體，通過 能量轉移方式對硫化氫實現比率型螢光檢測的螢光探針。
[0005] 本發明目的通過如下技術方案實現：
[0006] 一種用於硫化氫檢測的比率型螢光探針，該探針的化合物為2-(6-疊氮 基-1,3-二氧-苯並異喹啉基）乙基2-(4-((4-(1, 2, 2-二苯基乙烯基）苯氧基）甲 基）-1，2, 3 -三氮唑基）乙基）丁二酸酯，具有如下結構式：
[0007]

【權利要求】
1. 一種用於硫化氫檢測的比率型螢光探針，其特徵在於，該探針的化合物為2-(6-疊 氮基 -1，3-二氧-苯並異喹啉基）乙基2-(4-((4-(1, 2, 2-二苯基乙烯基）苯氧基）甲 基）-1，2, 3 -三氮唑基）乙基）丁二酸酯，具有如下結構式：
2. 權利要求1所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵在於包含 以下步驟： 1) 將4-溴-1，8-萘二甲酸酐溶於乙醇，攪拌條件下，在氮氣保護下滴加2-氨基乙醇； 4_溴-1,8-萘二甲酸酐與2-氨基乙醇的摩爾比為1:1. 1-1. 2 ;將混合溶液加熱至回流，控 制溫度為80°C _85°C;冷卻至室溫後，過濾並收集析出物，將析出物用乙醇重結晶，得到固體 6-溴-2- (2-羥乙基）-苯並異喹啉-二酮； 將所述固體6-溴-2- (2-羥乙基）-苯並異喹啉-二酮與疊氮化鈉溶於N，N-二甲基甲 醯胺中，溶液在加熱條件下攪拌反應，加熱溫度為KKTC -110°C，反應（8-10)小時；冷卻至 室溫，加入去離子水，然後用乙酸乙酯進行萃取；收集有機相，將有機相用鹽水洗滌，乾燥， 過濾；旋轉蒸發除去有機溶劑，所得固體經矽膠層析柱純化，得到固體6-疊氮基-2-(2-羥 乙基）-苯並異喹啉-二酮；所述6-溴-2-(2-輕乙基）-苯並異喹啉-二酮與疊氮化鈉的 摩爾比 1:10-1 :12 ; 2) 將二苯甲酮和4-羥基二苯甲酮溶於四氫呋喃中，冰浴條件下加入鋅粉，滴加將 四氯化鈦，撤去冰浴，先室溫下反應（0.5-1)小時，而後加熱回流（10-15)小時，控制溫 度為67°C -70°C ;冷卻至室溫後，加入碳酸鉀水溶液洗滌，用乙酸乙酯萃取，有機相再 用鹽水洗滌，乾燥，過濾；旋轉蒸發除去有機溶劑，所得固體經矽膠層析柱純化，得到固 體4-(1，2, 2-三苯基乙烯基）苯酚；所述4-羥基二苯甲酮與二苯甲酮的用量摩爾比為 (1. 1-1. 2) :1 ;鋅粉與4-羥基二苯甲酮用量的摩爾比為（2-2. 5) :1 ;四氯化鈦與鋅粉摩爾比 為（0· 5-0. 6) : 1 ; 將4-(1，2, 2-三苯基乙烯基）苯酚和3-溴-1-丙炔溶於N，N-二甲基甲醯胺中，加入 碳酸鈉，然後加熱反應過夜，加熱溫度為60°C -80°C ;冷卻至室溫後，旋轉蒸發除去有機溶 齊U，用二氯甲烷/去離子水萃取，水層用二氯甲烷洗滌，收集有機相，乾燥，過濾；旋轉蒸發 除去濾液中的溶劑，得到褐色油狀物經矽膠層析柱純化，得到淺褐色固體2-(4-(丙炔氧基 苯基）乙烯基 -1，1，2二苯；所述3-溴-1-丙塊與4-(1，2, 2-二苯基乙烯基）苯酌·的摩爾 比為（1. 1-1. 2) : 1 ;碳酸鈉與3-溴-1-丙炔的摩爾比為（1-1. 05) : 1 ; 將2-(4-(丙塊氧基苯基）乙烯基-1，1，2二苯和2-疊氮基乙醇溶於四氫呋喃中，力口 入五水硫酸銅和抗壞血酸鈉，然後加熱反應，加熱溫度為35°C -45°C，反應時間為20-24小 時；冷卻至室溫，旋轉蒸發除去四氫呋喃後，用二氯甲烷/去離子水萃取，收集有機相，幹 燥，過濾，旋轉蒸發除去溶劑，所得固體經矽膠層析柱純化，得到固體2-(4-((1，2, 2-三苯 基乙烯基）苯氧基）甲基）-1，2, 3-三氮唑-乙醇；所述2-疊氮基乙醇、五水硫酸銅和抗 壞血酸鈉與2-(4-(丙炔氧基苯基）乙烯基_1，1，2三苯用量的摩爾比分別為（2.5-3):1、 (0· 1-0. 15) : 1 和（0· 2-0. 3) : 1 ; 將2- (4- ((1，2, 2-三苯基乙烯基）苯氧基）甲基）-1，2, 3-三氮唑-乙醇和丁二酸酐 溶於二氯甲烷中，加入4-二甲胺基吡啶，室溫下反應；旋轉蒸發除去溶劑，得到固體4-氧 代-4- (2- (4- ((4- (1，2, 2-三苯基乙烯基）苯氧基）甲基）-1，2, 3-三氮唑）乙氧基）丁酸； 丁二酸酐和4-二甲胺基吡啶與2-(4-((1，2, 2-三苯基乙烯基）苯氧基）甲基-1，2, 3-三 氮唑-乙醇的摩爾比分別為（1-1. 05) : 1和（0. 05-0. 06) : 1 ; 3)將4-氧代-4-(2-(4-((4-(1,2, 2-二苯基乙烯基）苯氧基）甲基）-1,2,3-二氮 唑）乙氧基）丁酸和6-疊氮基-2-(2-羥乙基）-苯並異喹啉-二酮溶於四氫呋喃中，力口 入4-二甲胺基吡啶和N，N' -二異丙基碳二亞胺，加熱反應過夜，加熱溫度為30°C -35°C ; 反應時間為（16-20)小時；冷卻至室溫，旋轉蒸發除去有機溶劑後，用二氯甲烷溶解，並 用去離子水萃取兩次，鹽水萃取，收集有機相干燥，過濾，旋轉蒸發除去溶劑，所得固體經 矽膠層析柱純化，得到固體探針化合物2-(6-疊氮基-1，3-二氧-苯並異喹啉基）乙基 2-(4-((4- (1，2, 2-三苯基乙烯基）苯氧基）甲基）-1，2,3_三氮唑基）乙基）丁二酸 酯；所述6-疊氮基-2- (2-羥乙基）-苯並異喹啉-二酮、Ν，Ν' -二異丙基碳二亞胺與4-氧 代-4-(2-(4-((4-(1，2, 2-三苯基乙烯基）苯氧基）甲基）-1，2, 3-三氮唑）乙氧基）丁酸 的摩爾比分別為（1-1. 2) : 1和（1. 2-1. 5) : 1 ;所述4-二甲胺基吡啶與Ν，Ν' -二異丙基碳二 亞胺的摩爾比為（〇. 05-0. 06) : 1。
3. 根據權利要求2所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵 在於，將固體探針化合物2-(6-疊氮基-1，3-二氧-苯並異喹啉基）乙基2-(4-((4 -(1，2, 2-三苯基乙烯基）苯氧基）甲基）-1，2, 3-三氮唑基）乙基）丁二酸酯溶於四氫呋 喃中，然後在攪拌條件下將溶液滴加入水中，旋轉蒸發除去四氫呋喃；然後用透析袋對產品 透析，透析時間為48-60小時，每隔4-6小時換一次水，製得TPE-NAP-N3納米粒子螢光探針 分散液。
4. 根據權利要求3所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵在 於，所述透析袋截止分子量為500Da。
5. 根據權利要求2所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵在 於，步驟1)、步驟2)和步驟3)所述的乾燥為用無水硫酸鎂進行乾燥。
6. 根據權利要求2所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵在 於，每mmol的4-溴-1，8-萘二甲酸酐加入乙醇20mL_23mL。
7. 根據權利要求2所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵在 於，每mmol 6-溴-2-(2-輕乙基）-苯並異喹啉-二酮加入N, N-二甲基甲醯胺10mL_12mL ; 每mm〇14-(l，2, 2-三苯基乙烯基）苯酚加入N，N-二甲基甲醯胺的用量範圍是5-6mL。
8. 根據權利要求2所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵在 於，所述步驟1)、步驟2)和步驟3)所述的鹽水為質量百分濃度5%-10%的氯化鈉溶液； 所述碳酸鉀溶液的質量濃度為5% -10%。
9. 根據權利要求2所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵 在於，每mmol二苯甲酮加入四氫呋喃10_12mL ;每mmol的2-(4-(丙炔氧基苯基）乙烯 基-1，1，2三苯加入四氫呋喃5-6mL ;每mmol 4-氧代-4-(2-(4-((4-(1, 2, 2-三苯基乙烯 基）苯氧基）甲基）-1，2,3_三氮唑）乙氧基）丁酸加入四氫呋喃20-25mL。
10. 根據權利要求2所述的用於硫化氫檢測的比率型螢光探針的製備方法，其特徵在 於，每mmol 2- (4- ((1，2, 2-二苯基乙稀基）苯氧基）甲基-1，2, 3-二氣卩坐-乙醇加入一氣 甲烷 15-20mL。
【文檔編號】G01N21/64GK104263353SQ201410461978
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2014年9月11日
【發明者】吳水珠, 武英龍, 曾鍅 申請人:華南理工大學