[发明专利]一种检测肼的荧光探针及其应用

说明书

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，涉及一种检测肼的荧光探针及其应用。

背景技术

肼（N₂H₄）由于其毒性和高频率使用引发人民特别的关注。它在各种化工行业里如火箭燃料，催化剂，缓蚀剂，纺织染料和医药中间体有着广泛的应用然而，肼也是一种有毒化学品的，它通过口服，暴露的皮肤或吸入途径是对人体产生危害，已经有报道肼是一种神经毒素，能够使呼吸道、肝、肺、肾损坏并且诱变中枢神经。另外，当它在制造，运输，使用和处理中可能危及环境。因此，开发一种能可靠灵敏的检测肼的可靠、灵敏的分析方法是十分必要的。

迄今为止，各种分析方法包括色谱法，滴定法，和电化学方法常用来检测水样中的微量的肼，但是这些方法往往耗时并且需要处理和破坏组织或细胞。而荧光分析是检测它的最简单方便的方法之一，具有成本低，灵敏度高，优秀的选择性，以及用于生物成像有着显着的潜力等优点而被广泛用于各种离子及活性小分子的检测中。然而据我们所知，只有有限的几个荧光探针已经被用于检测肼，而且一些探针只能在酸性条件下被利用限制了其在生物中的应用。这些肼荧光探针大多数都在紫外或可见光范围内能够发射和吸收，有着高的荧光背景但不适合用于生物成像。因此，对于研究人员来说仍具有极大的挑战性。

目前，检测肼的荧光探针大多数属于反应型荧光探针。由于肼能够跟很多化合物或者基团发生选择性反应，研究者们利用肼的特异性的化学性质，设计了一系列的肼检测荧光探针。

Shuizhu Wu 课题组设计了一种基于ICT机理比率型肼荧光探针，探针本身发出蓝色荧光（Sensors and Actuators B: Chemical, 2016, 227: 411-418.）。该探针利用了肼的强亲核性，取代萘环上乙酰基保护基，使乙酰基保护基褪去，发生ICT，从而产生绿色荧光。该探针能够实现对肼的比色型和比率型荧光检测，其检测极限为9.40 ± 0.12 nM，远低于国际标准（10 ppb）。而且它的选择性和抗干扰性非常好，能够对实际水样中（饮用水和河流水）的肼进行定量检测，对气态肼也能进行定性检测。此外，该探针实现了活细胞和活体的荧光成像。

Suk-Kyu Chang 课题组设计了一种turn-on型荧光探针，选用了二氯荧光素作为荧光团（Org. Biomol. Chem., 2013, 11,2961）。这种探针的水溶性好，在含有小分子肼类似物的亲核试剂存在的条件下，能够实现对肼的选择性检测，而且已广泛用于实验室和工厂中。

大多数检测肼的荧光探针都属于turn-on型的检测，这类探针有着很大的局限性及缺点，如灵敏度不高，选择性差等。比率型荧光探针则有效的改善了turn-on型选择性及灵敏度上的缺点，但是目前基于FRET机理的比率型荧光探针很少，响应时间较长，因此具有很大的研究空间。

发明内容

本发明针对现有技术上的不足，提供了一种检测肼的荧光探针。

本发明所述的一种检测肼的荧光探针，该荧光探针的化学结构式如CFAc所示：

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上述检测肼的荧光探针以如下方法制备：

中间体1a的制备：在圆底烧瓶中依次加入偏苯甲酸酐和对氯间苯二酚和甲磺酸，在100℃下搅拌反应8 h，将反应体系冷却至室温，抽滤。将固体干燥，得S1产品。在圆底烧瓶中加入所得的S1和乙酸酐以及吡啶，回流1 h，将反应体系冷却到室温并抽滤，将所得固体干燥，得到浅黄色固体即化合物1a。

中间体2的制备：取4-二乙胺基水杨醛，丙二酸二乙酯和哌嗪于圆底烧瓶中，加入无水乙醇，120℃回流12 h。随后将NaOH (3 M)加入到反应液中并搅拌10 h，然后在冰浴中将pH调到2，抽滤。将固体在乙醇中重结晶，干燥得固体，即化合物S2。

在圆底烧瓶中加入S2和二氯甲烷，DMAP和 EDCI。将混合物搅拌30 min，然后加入N-叔丁氧羰基哌嗪并在室温下搅拌过夜。用饱和NaCl溶液洗涤，干燥，浓缩。将得到的粗产品用硅胶柱色谱（乙酸乙酯：石油醚=2:1）分离提纯，得到亮黄色粉末固体，即化合物S3。将S3溶于二氯甲烷中并加入浓盐酸在室温下搅拌2 h。将该溶液减压溶缩，在无水乙醇中重结晶，得到白色晶体，即化合物2。

探针CFAc的制备：将1a用二氯甲烷溶解，然后在室温下加入SOCl₂，加热回流2 h。将混合物冷却至室温并浓缩，得到浅黄色油状物，即化合物1b。