[发明专利]一种用于检测二氧化硫衍生物的比率型近红外荧光探针及其制备方法

说明书

本发明属于荧光检测技术领域，具体涉及一种用于检测二氧化硫(SO₂)衍生物的比率型近红外荧光探针及其制备方法，以及在检测农作物叶片组织中SO₂衍生物、大气中的SO₂衍生物或土壤中SO₂衍生物方面的应用。本发明以间二乙基氨基苯酚、亚硝酸钠、水合肼、钯碳催化剂、丙酮酸乙酯、二氧化硒和1‑乙基‑2‑甲基喹啉等为原料，制备用于检测二氧化硫衍生物的比率型近红外荧光探针，并将其用于检测大气中的SO₂衍生物、土壤中SO₂衍生物或农作物叶片组织中SO₂衍生物。该荧光探针合成方法简单，对SO₂衍生物有很好的选择性，灵敏度高，检测环境适用于大范围的pH。尝试的探针试纸是一种简单、便于携带的工具，可以不需要依赖大型仪器设备，而实现对大气中二氧化硫衍生物的快速现场检测，因此具有革新性意义。

技术领域

本发明属于荧光检测技术领域，具体涉及一种用于检测二氧化硫(SO₂)衍生物的比率型近红外荧光探针及其制备方法，以及在检测农作物叶片组织中SO₂衍生物、大气中的SO₂衍生物或土壤中SO₂衍生物方面的应用。

背景技术

硫是农作物的大量营养元素，通常存在于氨基酸(Cys、Hcy和Met)、蛋白质和许多代谢物中。硫养分对农作物的产量和质量至关重要。大量证据表明，二氧化硫(SO₂)是硫营养物的重要来源。一般来说，农作物叶片可以通过开放的气孔吸收SO₂。SO₂进入农作物，溶解于细胞质中，水解生成其衍生物亚硫酸盐(SO₃^2-)和亚硫酸氢盐(HSO₃^-)，再进一步还原为硫化物，结合生成半胱氨酸，再合成有机硫化物，从而用作硫营养物。然而，SO₂也是一种众所周知的气体污染物，主要是由石油、煤炭等含硫化石燃料燃烧和火山爆发自然排放的。在许多发展中国家，由于对矿物燃料的需求不断增长和控制二氧化硫排放的技术限制，二氧化硫污染仍然是的一个重大问题。当大气中二氧化硫超过一定浓度，则将对农作物产生严重的不利影响。当过量的SO₂被吸收到农作物体内时，生成的SO₂衍生物往往会亲核攻击生物分子中的许多官能团，包括醛基、S-S基、缺电子C＝C基等。这些亲核反应使作物中的蛋白质失去活性，从而导致光合作用抑制、农作物生长速率下降、农作物产量下降、黄化，甚至死亡。精确监测农作物叶片组织中SO₂衍生物的浓度有助于了解农作物中SO₂衍生物的生理过程，防止其不良影响。不幸的是，这些远未得到解决。因此，开发一种方便、高效、可靠的监测农业作物叶片组织中SO₂衍生物的方法是迫切需要的。

目前，测定SO₂衍生物分析方法有滴定法、电化学分析法、色谱分析法、分光光度法、毛细管电泳法、荧光探针法等。相比较于其他分析方法，荧光探针法具有操作简单、灵敏度和选择性高、能实时检测等优点。此外，结合激光共聚焦扫描显微镜，荧光探针可用于农作物叶片组织的非侵入性原位实时荧光成像。因此，荧光探针特别适合用于农作物叶片组织中SO₂衍生物的检测。据我们所知，荧光探针用于检测农作物叶片组织中的SO₂衍生物还没有报道。为了检测农作物叶片组织中SO₂衍生物的含量，荧光探针必须满足以下两个前提条件。(1)探针必须对SO₂衍生物显示比率荧光响应。与基于强度的荧光探针相比，比率荧光探针更有利于定量检测，因为它可以消除探针在农业作物组织中浓度和分布变化带来的干扰。(2)探针应在近红外(NIR)波长范围(650-900nm)显示荧光。近红外荧光探针有利于农作物组织的荧光成像，因为近红外荧光在组织中表现出更深的穿透性，以及更低背景自发荧光。基于以上考虑，我们合理地开发了化合物CQ-1作为一种新型的比率近红外荧光探针，用于检测农作物叶片组织中的SO₂衍生物。

发明内容