一种基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于化学检测领域，涉及荧光探针，特别是指一种基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针及其制备方法和应用。其具有如下结构式：。本发明专利技术的荧光探针能够在两种不同的激发波长下分别对二氧化硫和粘度进行响应，二者识别过程独立，不会产生相互干扰，具有较好的生物相容性，能够特异性的定位于亚细胞器线粒体中，具有对线粒体中二氧化硫和粘度成像的能力。探针BDI能够实现线粒体功能障碍和凋亡过程中对细胞内SO2和粘度的可视化成像，可被视为一种快速响应的显色分析工具，用于检测真实样品和生物中的相关分析物，具有高特异性和灵敏度，在生物成像领域应用前景广泛。领域应用前景广泛。领域应用前景广泛。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于化学检测领域，涉及荧光探针，特别是指一种基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]二氧化硫(SO2)是一种广泛存在于空气中的有毒环境污染物，主要由石化燃料燃烧而产生。当外源性二氧化硫通过食品或者空气被摄入生物体内后，二氧化硫极易与水发生反应，生成亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。生物体内也会通过硫化氢(H2S)氧化和含硫氨基酸分解而产生内源性二氧化硫。许多研究结果发现，正常水平的二氧化硫具有扩张血管、调节心血管功能以及维持细胞内氧化还原平衡等多种重要生理作用。然而，异常水平的二氧化硫及其衍生物却会诱发心血管疾病、神经系统疾病以及癌症等。粘度也是一个重要的生物指标，参与了细胞内化学信号和营养物质的传输、代谢以及细胞凋亡等多种生理活动。线粒体基质粘度的增大可能会导致线粒体网状结构的突变，阻碍了信号分子的传输。细胞粘度的变化也已被证实与许多疾病也有着密切的联系，如高血压、糖尿病、动脉粥样老化以及癌症等。因此，开发一种能同时检测细胞内二氧化硫和粘度水平的方法，对于相关疾病的预防以及诊治具有重要的意义。
[0003]目前，传统的二氧化硫检测手段如分光光度法、滴定法、电化学分析法、离子色谱法等，大多操作复杂、选择性差并且损伤样品。而传统的粘度检测手段如毛细血管粘度计、落球粘度计、旋转粘度计甚至无法用于检测微观范畴的粘度。相比之下，有机小分子荧光探针具有选择性好，灵敏度高，响应迅速、不会损伤样品并且能实现实时监测等优点，是一种能用于检测生物体内二氧化硫和粘度的有效手段。目前，已经有许多用于单独检测二氧化硫或者粘度的荧光探针被报道，粘度探针主要是基于分子转子如菁(Cy)、硼二吡咯烷(BODIPY)、氰基乙烯基久洛尼定(CVJ)和三苯胺基噻吩醛(DPT)等设计的，这些分子转子在高粘度环境中分子内旋转会受到限制，导致荧光发生改变。同时，这类分子转子探针也可通过分子内的双键与二氧化硫发生迈克尔加成，从而实现对二氧化硫的识别。但能实现对二者同时检测的探针仍旧很少。专利CN 110437219 A公开了一种检测粘度和二氧化硫双功能的荧光探针，该探针在检测粘度和检测SO2应用中采用的激发波长均为405 nm检测波长范围为450
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750 nm和430
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750 nm，二者的波长范围重复率高，在同时检测时会存在一定的相互影响；专利CN114149359 A公开了一种用于二氧化硫和粘度双检测的双光子荧光探针，该荧光探针利用吲哚盐和咔唑之间的扭曲分子内电荷转移（TICT）机制来实现对粘度的双光子激发响应，与吲哚盐相连的碳碳双键可以通过亲核加成反应，实现对二氧化硫的响应。上述两种用于检测二氧化硫和粘度的探针，其发射波长均在可见光区，容易受到检测基质背景荧光的干扰，为了制备一种可视化、抗干扰能力强并能独立同时进行检测二氧化硫和粘度的荧光探针，本课题组进行了长期的探索。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的技术方案是这样实现的：基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针（BDI），其具有如下结构式：。
[0006]上述荧光探针的制备方法，其合成路线为：。
[0007]制备方法为：（1）将商品化的5
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(4
‑
(二苯胺)苯基)噻吩
‑2‑
甲醛和2,3,3
‑
三甲基吲哚按照摩尔比1:1.5~4溶解于乙醇中，加入甲烷磺酸（与5
‑
(4
‑
(二苯胺)苯基)噻吩
‑2‑
甲醛按照摩尔比1:4
‑
10），90℃回流条件下反应9
‑
15h，冷却后滴加三乙胺至颜色由紫色变为黄色，减压蒸馏除去乙醇，用柱层析分离得到橙色固体即为中间体1；柱层析分离所用的洗脱液为石油醚和二氯甲烷，体积比为(1
‑
5):1；（2）将中间体1与汴溴按照摩尔比1:1.5~4溶解于乙腈中，90℃回流条件下反应9
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15h，冷却后，减压蒸馏除去乙腈，用柱层析分离得到黑色产物即为目标产物BDI；柱层析分离所用的洗脱液为二氯甲烷和甲醇，体积比为(15
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50):1。
[0008]本申请制备的荧光探针能够在两种不同的激发波长下分别对二氧化硫和粘度进行响应，二者识别过程独立，不会产生相互干扰。该探针能特异性地识别二氧化硫，具有灵敏度高，不易受其他活性物种干扰。因此具有以下用途：上述的荧光探针在制备二氧化硫和粘度双识别的荧光探针中的应用。
[0009]上述的荧光探针在特异性识别酒水中二氧化硫中的应用。
[0010]上述酒水为白酒、黄酒和红酒中的任意一种。
[0011]上述的荧光探针在非疾病诊断和治疗为目的的识别二氧化硫和粘度的应用。
[0012]上述的探针BDI具有较好的细胞相容性，能够实现线粒体定位，能够实现在线粒体功能障碍和凋亡过程中对细胞内SO2和粘度的可视化成像，在生物成像领域应用潜力巨大。
[0013]上述探针的检测机理为：本专利技术的荧光探针BDI利用二氧化硫的强亲核性，通过与探针结构中的双键发生迈克尔加成反应生成新的产物BDI
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SO2实现了对二氧化硫的专一性选择。机理的反应路线为：
。
[0014]本申请的荧光探针还能迅速灵敏地响应环境粘度变化，不受环境极性的影响。探针具有较好的生物相容性，能够特异性的定位于亚细胞器线粒体中，具有对线粒体中二氧化硫和粘度成像的能力。探针BDI对生物微环境中的粘度具有较好的细胞成像结果，并对粘度诱导线粒体功能障碍期间引发的内源性SO2浓度的增加进行成像。
[0015]本专利技术具有以下有益效果：1、本申请的荧光探针能够在两种不同的激发波长下分别对二氧化硫和粘度进行响应，二者识别过程独立，不会产生相互干扰。在400 nm的激发条件下，探针BDI能迅速准确地识别二氧化硫，具有响应时间短、选择性好、检测限低(54 nM)、抗干扰能力强以及pH适用范围宽泛等优点；同时，该探针能在585 nm的激发条件下对粘度进行响应。随着溶液粘度的增大，探针BDI在730 nm处的荧光发射强度也不断增强，且二者关系完美符合Forster
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Hoffmann方程，这证明探针BDI具有对粘度定量检测的能力。探针还能迅速灵敏地响应环境粘度变化，不受环境极性的影响。此外，探针BDI能够用于白酒、黄酒和红酒等酒水中二氧化硫的检测。
[0016]2、本专利技术的探针BDI本身在Tris
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CH3CN溶液中呈深蓝色，当加入亚硫酸钠后，溶液颜色迅速变为无色，能实现对二氧化硫的裸眼识别。识别二氧化硫前后裸眼颜色由深蓝色变为无色，在365 nm下溶液颜色从无色变为淡蓝色荧光，溶液颜色变化明显，易于分辨，实现了可视化检测（附图15）；还可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针，其具有如下结构式：。2.权利要求1所述的基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）将5
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(4
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(二苯胺)苯基)噻吩
‑2‑
甲醛和2,3,3
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三甲基吲哚溶解于乙醇中，加入少量甲烷磺酸，经回流反应，冷却后滴加三乙胺至颜色由紫色变为黄色，减压蒸馏除去乙醇，经第一次柱层析分离得到橙色固体即为中间体1；（2）将中间体1与汴溴溶解于乙腈中，经回流反应，冷却后，减压蒸馏除去乙腈，经第二次柱层析分离得到黑色产物即为目标产物BDI。3.根据权利要求2所述的基于三苯胺基和吲哚衍生物的荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中5
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(4
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(二苯胺)苯基)噻吩
‑2‑
甲醛和2,3,3
‑
三甲基吲哚的摩尔比为1:1.5
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4；甲烷磺酸与5
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(4
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(二苯胺)苯基)噻吩<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张迪，王铁良，刘进玺，马莹，郭洁，李漫，施佳成，周晓华，安莉，杨亚琴，魏亮亮，吴绪金，
申请(专利权)人：河南省农业科学院农业质量标准与检测技术研究所，
类型：发明
国别省市：