一种基于烯酮结构的荧光探针的制备方法及其应用

1.本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于烯酮结构的荧光探针的制备方法及其应用。


背景技术：

2.二氧化硫(so2)是一种典型的反应性硫物种，也是最简单的硫氧化物化合物。so2是一种存在于中性ph水溶液中的气体，作为亚硫酸氢盐和亚硫酸根离子之间的平衡。二氧化硫衍生物在日常生活中也发挥着重要作用，尤其是在医药产品、饮料和食品保鲜方面。亚硫酸氢盐/亚硫酸盐还可用作食品加工助剂、颜色稳定剂和抗氧化剂，避免氧化和微生物生长。此外，亚硫酸氢盐/亚硫酸盐通过食物、饮料和药物进入人体，因为硫化剂(二氧化硫、偏亚硫酸氢酯、亚硫酸氢盐和亚硫酸盐)被广泛用作防腐剂，它可能对人类非常危险。人们在使用各种分析技术检测和跟踪痕量hso
3-方面做出了大量努力。
3.目前，检验hso
3-的方法有很多种，主要的检测方法有：比色法、电化学法、色谱法、化学发光法和毛细管电泳法。其中，比色法和化学发光法灵敏度低且选择性差。而色谱法等方法需要昂贵的设备或繁琐的样品处理过程。与这些方法比较，荧光探针法具有操作简单、灵敏度高和选择性好的优点，是检测复杂样品中hso
3-的备选技术。为此，设计和合成了快速简便、灵敏度好的检测hso
3-的荧光试剂。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种基于烯酮结构的荧光探针，该荧光探针的结构式为：
[0005][0006]
本发明还提供了一种基于烯酮结构的荧光探针的具体制备方法：制备该荧光探针的化学反应式为：
[0007][0008]
具体操作步骤如下：
[0009]
(1)将2-氨基苯乙酮(中间体1)和对二甲胺基苯甲醛(中间体2)首先按1:1的摩尔当量比溶于乙醇中，再加入3-5当量的氢氧化钠，室温下搅拌4h，反应结束后，旋干乙醇，加水过滤出固体残留物，乙醇重结晶得到亮橙色粉末(中间体3)；
[0010]
(2)将步骤(1)中得到的亮橙色粉末(中间体3)与丹磺酰氯首先按1:1-1:2的摩尔比在吡啶溶液中搅拌1小时进行反应，反应完成后，旋干吡啶，用乙酸乙酯萃取粗品，取有机相，用无水硫酸钠干燥，减压蒸干，最后以展开剂为体积比为3:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，通过柱层析法提纯，得到最终产物。
[0011]
本发明还提供了上述荧光探针的应用：所制备的基于烯酮结构的丹磺酰氯荧光探针应用于亚硫酸氢根离子的检测，直接在醋酸-水溶液(含水量80％)中检测亚硫酸氢根离子，快速简便、选择性高，检测限低至1μm/l。
[0012]
具体应用方法为：向96孔板中分别加入2μl的阴离子溶液(每个孔中的阴离子分别为po
43-、co
32-、oh-、f-、cl-、br-、i-、s
2-、so
42-、so
32-、hso
3-，浓度为10mm/ml)、196μl的醋酸-水溶液和2μl的基于烯酮结构的丹磺酰氯荧光探针(浓度为1
×
10-3
mol/l)，同时以不加离子(blank)的含有丹磺酰氯荧光探针的溶液作为对比。将每孔的溶液混合均匀，通过酶标仪检测出每孔中溶液的荧光强度。结果显示:含有亚硫酸氢根离子的溶液在500nm处的荧光强度是无亚硫酸氢根离子溶液的2倍；且该荧光探针对于其他阴离子无特别明显的荧光强度变化，从而显示出该荧光探针在醋酸-水溶液中对于亚硫酸氢根离子的选择性识别作用。
[0013]
本发明解决了在醋酸-水溶液中荧光探针对亚硫酸氢根离子选择性识别的问题，从反应现象上看，加入亚硫酸氢根离子前后，荧光探针的荧光强度显著增强。
[0014]
本发明的有益效果在于：本发明原料容易获得，通过两步反应将烯酮结构引入荧光探针中，合成方法简单，反应条件容易控制，且反应结束后，通过简单的后处理就能够得到纯的产物；作为亚硫酸氢根离子检测的化学探针，基于烯酮结构的丹磺酰氯荧光探针灵敏度高、选择性好、能够在醋酸-水溶液中快速直接识别出亚硫酸氢根离子，例如在醋酸-水溶液中识别亚硫酸氢根离子，检测限为1μm/l。
附图说明
[0015]
图1为实施例1制备的荧光探针以4
×
10-3
mol/l浓度在醋酸-水溶液中与不同离子作用后的荧光光谱图。
[0016]
图2为实施例1制备的荧光探针以4
×
10-3
mol/l的浓度在醋酸-水溶液中与不同浓度的亚硫酸氢根离子作用后的荧光光谱图。
[0017]
图3为实施例1制备的荧光探针在含水量0-80％的醋酸中与亚硫酸氢根离子作用后在500nm处的荧光强度折线图。
[0018]
图4为实施例1制备的荧光探针的氢谱。
具体实施方式
[0019]
本发明下面结合实施例作进一步详述:
[0020]
实施例1:
[0021]
(1)2-氨基苯乙酮(中间体1)(0.135g，1mmol)和对二甲胺基苯甲醛(中间体2)(0.149g，1mmol)溶于5ml乙醇中，再加入氢氧化钠(200mg，5mmol)，室温下搅拌4h，反应结束后，旋干乙醇，加水过滤出固体残留物，乙醇重结晶得到亮橙色粉末0.187g中间体3；
[0022]
(2)将步骤(1)中得到的中间体3(0.133g，0.5mmol)与丹磺酰氯(0.134.5g，0.5mmol)溶于5ml吡啶溶液中搅拌1小时，反应完成后，旋干吡啶，用乙酸乙酯萃取粗品，取有机相，用无水硫酸钠干燥，减压蒸干得到橙色粗品，最后以展开剂为体积比为3:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，通过柱层析法提纯，得到最终纯品0.1931g。
[0023]
图1为实施例1制备的探针以4
×
10-3
mol/l浓度在醋酸-水溶液中与不同离子作用后的荧光光谱图。图中显示，滴加浓度为1
×
10-2
mol/l的不同离子溶液后，探针的荧光强度变化情况，当逐滴加入1
×
10-2
mol/l的亚硫酸氢根离子溶液时，探针在500nm处的荧光强度发生了显著的升高(箭头所指曲线)；而该探针在醋酸-水溶液中，对于其他离子无特别明显的荧光的变化，从而显示出在该体系中探针对于hso
3-的选择性识别作用。
[0024]
图2为实施例1制备的探针以4
×
10-3
mol/l的浓度在醋酸-水溶液中与不同浓度的亚硫酸氢根离子作用后的荧光光谱图。图中显示，随着hso
3-浓度的降低，探针的荧光强度逐渐减弱。在其最终浓度为1μmol/l时，在500nm处的荧光峰仍能与不加hso
3-的背景荧光曲线区别，从而得出该探针对hso
3-的检测限低、灵敏度高。
[0025]
图3为实施例1制备的荧光探针在含水量0-80％的醋酸中与亚硫酸氢根离子作用后在500nm处的荧光强度折线图。图中显示，在浓含水量为0％，20％，40％，60％，80％的醋酸中，探针溶液在500nm处的荧光强度较弱，强度均在1300a.u.左右；加入亚硫酸氢根离子后，500nm处的荧光显著增强，最大荧光强度在2400a.u.左右，从而选择含水量80％的醋酸进行检测。
[0026]
图4为实施例1制备的基于烯酮结构的丹磺酰氯荧光探针的氢谱。1h nmr(400mhz,cdcl3):δ11.87(s,1h),8.44(d,j＝8.4hz,1h),8.37(d,j＝8.8hz,1h),8.32-8.27(m,1h),7.75(d,j＝8.0hz,1h),7.65-7.60(m,2h),7.55(s,1h),7.47(dd,j＝8.4,4.3hz,3h),7.35(s,1h),7.08-7.04(m,2h),7.02-6.96(m,1h),6.68(d,j＝8.8hz,2h),3.07(s,6h),2.75(s,6h).
[0027]
实施例2
[0028]
(1)2-氨基苯乙酮(中间体1)(0.135g，1mmol)和对二甲胺基苯甲醛(中间体2)(0.149g，1mmol)溶于5ml乙醇中，再加入氢氧化钠(120mg，3mmol)，室温下搅拌4h，反应结束后，旋干乙醇，加水过滤出固体残留物，乙醇重结晶得到亮橙色粉末0.153g中间体3；
[0029]
(2)将步骤(1)中得到的中间体3(0.133g，0.5mmol)与丹磺酰氯(0.269g，1mmol)5ml吡啶溶液中搅拌1小时，反应完成后，旋干吡啶，用乙酸乙酯萃取粗品，取有机相，用无水硫酸钠干燥，旋干溶剂得到橙色粗品，最后以展开剂为体积比为3:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂，通过柱层析法提纯，得到最终纯品0.1856g。

技术特征：
1.一种基于烯酮结构的荧光探针，其特征在于：所述荧光探针的结构式为：2.一种如权利要求1所述的基于烯酮结构的荧光探针的制备方法，其特征在于：所述制备方法步骤如下：(1)将2-氨基苯乙酮和对二甲胺基苯甲醛溶于乙醇中，再加入氢氧化钠，室温下搅拌，反应结束后，旋干乙醇，加水过滤出固体残留物，乙醇重结晶得到亮橙色粉末；(2)将步骤(1)得到的亮橙色粉末与丹磺酰氯在吡啶溶液中进行室温反应，最后通过柱层析法提纯得到基于烯酮结构的荧光探针。3.如权利要求2所述的基于烯酮结构的荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤(1)中2-氨基苯乙酮、对二甲胺基苯甲醛和氢氧化钠的摩尔比为1:1:3-5。4.如权利要求2所述的基于烯酮结构的荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤(1)室温搅拌反应时间为4小时。5.如权利要求2所述的基于烯酮结构的荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤得到的亮橙色粉末的结构式为6.如权利要求2所述的基于烯酮结构的荧光探针的制备方法，其特征在于:步骤(2)中橙色固体与丹磺酰氯的摩尔比为1:1-1:2，室温反应时间为1小时。7.如权利要求2所述的基于烯酮结构的荧光探针的制备方法，其特征在于:步骤(2)中提纯时展开剂为体积比为3:1的石油醚和乙酸乙酯的混合溶剂。8.一种如权利要求1所述的基于烯酮结构的荧光探针的应用，其特征在于：所述基于烯酮结构的荧光探针在醋酸-水溶液作为溶液的条件下，实现对亚硫酸氢根离子的检测。9.如权利要求8所述的基于烯酮结构的荧光探针的应用，其特征在于：所述醋酸-水溶液含水量为80％；荧光探针的浓度范围为1-10μm。

技术总结
本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于烯酮结构的荧光探针的制备方法及其应用。先以2-氨基苯乙酮和对二甲胺基苯甲醛为原料，乙醇为溶剂，氢氧化钠为碱的条件下，常温搅拌过夜。随后将产物与丹磺酰氯在吡啶溶液中常温反应，得到最终产物粗品。所得粗品再通过柱层析法，以石油醚和乙酸乙酯作为展开剂，分离得到最终橙色纯品。本发明得到的荧光探针具有良好的光学性能和亚硫酸氢根离子的荧光选择性，能够实现对亚硫酸氢根离子的荧光检测。能够实现对亚硫酸氢根离子的荧光检测。


技术研发人员：刘晓骞 欧阳晨 韩加伟 王珏 蔡晓宇 陈钰
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/25