[发明专利]一种检测碱性环境中过氧化氢的荧光探针及其制备方法与生物应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型检测碱性环境中过氧化氢的荧光探针及其制备方法与生物应用，该荧光探针能够在碱性环境中高效识别过氧化氢，属于有机小分子荧光探针领域。

背景技术

过氧化氢化学式H₂O₂，相对分子质量34.01，是一种弱酸性无色透明液体。它是一种强氧化剂，具有氧化性、漂白性。过氧化氢作为一种重要的无机化工原料和精细化工产品，在工业、食品及医疗卫生领域有重要应用价值。首先，过氧化氢作为重要的氧化剂，可以在催化剂等条件的作用下产生羟基自由基等物质，从而迅速彻底的降解废水中的有机质，因此在废水处理方面有重要应用。其次，过氧化氢具有很强漂白功能，常用作漂白剂应用于在造纸工业、纺织工业中。过氧化氢水溶液俗称双氧水，为无色透明液体。其水溶液具有杀菌消毒功能，能够用于医用伤口消毒及环境消毒和食品消毒等。

过氧化氢也在生物体中广泛存在并发挥重要生理功能。过氧化氢能够通过氧气的代谢及酶的催化作用产生，是生物体新陈代谢的主要产物之一。过氧化氢是神经信号转导分子，在生物体中发挥重要功能，在调控基因表达、免疫应激反应、神经信号转导过程中发挥重大作用。生理环境中过氧化氢的浓度异常可能会导致一系列重大疾病，如心血管疾病、糖尿病、风湿性关节炎、肿瘤、神经系统疾病等。因此，在生物环境中对过氧化氢检测具有重要意义。

目前过氧化氢的检测方法主要有电化学方法（Electrochemical Method）、元素分析（EA）及等离子体-质谱（ICP-MS）等方法，然而这些检测方法的样品制备过程比较复杂，检测过程对样品损伤较大，而且无法实现对生物体的在线分析，因此，上述检测方法的应用领域受到限制。荧光分析方法是一类新兴的检测方法，具有检测方法快速方便、检测信号灵敏、检测限低、能够实现对生物体的在线分析等优点，在对环境及生物体中过氧化氢的检测方面具有重要应用前景。

目前的过氧化氢荧光探针仍存在探针的种类较少、检测信号不够灵敏等缺点，目前开发的荧光探针主要是在中性环境中检测过氧化氢的荧光探针，缺乏能够在碱性环境中检测过氧化氢的近红外发光的荧光探针，无法实现利用荧光的酸碱性调节对生物体如线粒体、胆汁、胰液中的碱性环境中的过氧化氢进行检测。基于上述问题，开发新型过氧化氢荧光探针，在水体系及生物环境中检测过氧化氢具有重要的研究价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种新型检测碱性环境中过氧化氢的荧光探针。该探针本身的荧光比较微弱、加入到水或有机溶剂后所得溶液为紫色，当与过氧化氢作用后，溶液的荧光显著增强、颜色变成绿色。

本发明还提供了上述荧光探针的制备方法，该合成方法简单，制备的产品产率高。

本发明还提供了上述荧光探针在水体系、有机溶剂体系或生物体中的应用。

本发明的技术方案如下：

一种新型检测碱性环境中过氧化氢的荧光探针，其特征在于，探针分子式为C₃₁H₃₁BO₅N⁺，具有式（I）所示的结构：

               （I）。

式（I）所示的化合物名称为（E）-4-（4-二羟硼基苄基）-9-（2-羧基苯基）-6-（二甲基氨基）-1,2,3,4-四氢呫吨鎓，简称CS-BOH。

上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

（1）将间N-二乙胺基氨基苯酚与邻苯二甲酸酐溶解于苯中，于50-70℃反应20-30h，得白色固体；

（2）将步骤（1）所得白色固体加入到环己酮和98wt%浓硫酸的混合溶液中，于45-55℃反应2-12h，将固体用乙醇重结晶得到化合物1，其结构式如下：

；

（3）将化合物1与对硼酸酯苯甲醛在酸性环境中，于40-70℃反应2-20 h后分离提纯得到式（I）所示化合物。

本发明探针合成路线如下：

所述步骤（1）中间N-二乙胺基氨基苯酚与邻苯二甲酸酐的摩尔比为1:1-1.5。

所述步骤（1）中苯的用量为每毫摩尔间N-二乙胺基氨基苯酚10-70 mL。

所述步骤（2）中环己酮和98wt%浓硫酸的混合溶液中，环己酮和98wt%浓硫酸的体积比为6：20-200。

所述步骤（3）中化合物1与对硼酸酯苯甲醛的摩尔比为1：1-3。