[发明专利]一种检测甲醛的荧光探针及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于生物与环境检测技术领域，具体涉及一种作为甲醛荧光探针材料使用的萘酰亚胺-肼衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

甲醛(HCHO)是一种重要的化工原料和有机溶剂，被广泛的用于防腐和消毒，并常用于树脂、塑料、橡胶、染料等制造业。甲醛(HCHO)具有刺激性臭味，能强烈刺激呼吸道和消化道，毒性较大。此外，长期吸入甲醛将引发鼻癌、消化道癌、肺癌、脑癌、白血病和老年痴呆症等疾病(参见R.G.Liteplo，R.Beauchamp,M.E.Meek,R.Chenier,Formaldehyde(Concise International Chemical Assessment Documents)，World Health Organization:Geneva,2002)。因此，有效地检测或监控生物样品或环境样品中的甲醛一直是相关领域的研究热点。

荧光检测法由于其优秀的检测灵敏度和选择性，并能实现对生物样品的实时、在线检测而受到研究者的广泛关注。萘酰亚胺类荧光分子因其具有良好的光稳定性、高摩尔消光系数和量子产率等独特优点而成为该方法最重要的荧光母体之一，在多种待测分子的荧光检测中得到了广泛的应用。

目前仅有2篇文献报道了可用于甲醛检测的小分子荧光探针，他们均是基于氮杂Cope重排反应而设计的(参见A.Roth,H.Li,C.Anorma,and J.Chan,A Reaction-Based Fluorescent Probe for Imaging of Formaldehyde in Living Cells,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,10890-10893以及T.F.Brewer and C.J.Chang,An Aza-Cope Reactivity-Based Fluorescent Probe for Imaging Formaldehyde in Living Cells,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,10886-10889)。当存在甲醛的条件下，探针分子中的活性基团与甲醛发生氮杂Cope重排反应，导致探针分子的荧光性质发生变化，从而实现对甲醛的特异性设别。

然而，这两种报道的甲醛探针存在分子结构复杂，合成步骤冗长，所用试剂昂贵，反应速度缓慢等缺点，不利于其在复杂的生物体内或是环境中进行检测。因此亟须一种新颖的、具有良好生物稳定性的、结构复杂、合成简单的且能实现快速响应检测的甲醛荧光探针。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明旨在提供一种来自萘酰亚胺和肼的用于检测甲醛的荧光探针及其制备方法和应用。

本发明的核心在于利用4-肼基-1,8-萘酰亚胺构筑经典的ICT体系。当存在甲醛的条件下，肼基与甲醛发生缩合反应生成腙，进而使得原有PET效应消失而产生荧光，通过上述方案，获得荧光“关-开”型的荧光响应，大大提高了检测的灵敏度。

首先，为了达到上述目的，本发明提供了一种如式(I)所示的萘酰亚胺-对叠氮苄醇衍生物。

式(I)中，n为0～5的整数，R为甲基，或乙基，或丙基，或正丁基。

式(I)所示化合物具体可为式(II)所示化合物(Nap-AD)。

如图1所示，上述探针的制备方法包括下列步骤：

(1)式(III)所示4-溴-1，8-萘二甲酸酐与氨基化合物在醇中反应得到式(IV)所示取代的4-溴-1，8-萘酰亚胺。

式(IV)中，n为0～5的整数，R为甲基，或乙基，或丙基，或正丁基。

(2)在惰性气氛下，在水合肼的存在下，式(IV)所示化合物在有机溶剂中反应即得式(I)所示化合物。

上述制备方法，步骤(1)中所述氨基化合物具体可为3，6，9-三氧杂-1-氨基癸烷。

式(III)所示4-溴-1，8-萘二甲酸酐和所述氨基化合物的摩尔比可为1～5:1，具体可为1.5：1。

所述醇可为甲醇，乙醇，正丙醇，异丙醇，正丁醇，乙二醇单甲醚，具体可为乙醇。

所述反应温度可为50～120度，具体可为80度；反应时间可为1～20小时，具体可为5小时。

上述制备方法，步骤(2)中所述式(IV)所示4-溴-1，8-萘酰亚胺与水合肼的摩尔比可为1～0.1:1，具体可为0.5：1。

所述反应温度可为0～100度，具体可为80度；反应时间可为1～20小时，具体可为10小时。