一种检测水合肼的荧光探针及其制备方法和应用
阅读：162发布：2024-02-12
专利汇可以提供一种检测水合肼的荧光探针及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种分析探针及其制备方法和应用。具体的，本发明提供一种快捷，操作简便、灵敏度高的检测 水 合肼的 荧光 探针，结构如式（I），名称为2‑（6‑甲 氧 基 萘 ‑2‑基）苯并[d]噻唑，简称2‑Ac。并提供如式(I)结构的化合物的合成方法，步骤如下：。该探针对水合肼有良好的响应情况，且具备选择性。探针与水合肼结合后，在激发 波长 300nm，检测波长508nm处能检测到荧光强度的变化，且响应强度与水合肼浓度有线性变化。，下面是一种检测水合肼的荧光探针及其制备方法和应用专利的具体信息内容。
1.一种检测水合肼的荧光探针，其特征在于，荧光探针分子式为C19H13NO2S，具有式（I）所示的结构： 。
2.一种权利要求1所述检测硫化氢的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）将6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠加至DMF中，150 180℃温度下反~
应2-5h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙醚洗涤，得化合物2；
（2）将化合物2与乙酰氯在二氯甲烷环境中，于室温下反应2 8h，分离提纯后，得到式~
（I）所示化合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，6-羟基-2-萘甲醛的量浓度为0.05-0.5mol/L。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述的步骤（1）中，6-羟基-2-萘甲醛、
2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比分别为10-0.2：1；5-0.125:1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，化合物2与乙酰氯的摩尔比为1：1-7。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所用溶剂体系为二氯甲烷与三乙胺混合体系，其中三乙胺与二氯甲烷的体积比为1:10-50。
7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，分离提纯的具体方法为：将反应完成得到的溶液旋转蒸馏除去溶剂，将固体用二氯甲烷溶解，以二氯甲烷为展开剂进行薄层层析分离，得到式（I）所示化合物。
8.一种权利要求1所述的检测水合肼的荧光探针的应用，其特征在于，将荧光探针用于水体系、有机溶剂体系或生物体中识别和检测水合肼分子。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述的荧光探针的荧光的激发波长为
300nm，检测波长508nm；检测环境pH为7-8。
一种检测水合肼的荧光探针及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种有机小分子荧光探针，具体涉及一种检测水合肼的荧光探针及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 肼( NH2NH2) 是无色易燃液体，具有较强的毒性且不稳定。临床研究表明， 肼易渗透皮肤组织或经口腔进入人体，会对人类的肝脏、肾脏和中枢神经系统造成严重损伤。为
此，美国环境保护局（EPA）已将肼归类为可能的人类致癌物， 其暴露的阈限值为10 ppb 。
肼作为一种重要的精细化工原料，被广泛用于化学、制药、农业和航空航天工业等领域。据
报道，一些固氮菌能够产生作为副产物的肼。因此，开发用于快速、简单、灵敏和选择性检测
肼的方法在环境和生物科学中非常重要。
此，美国环境保护局（EPA）已将肼归类为可能的人类致癌物， 其暴露的阈限值为10 ppb 。
肼作为一种重要的精细化工原料，被广泛用于化学、制药、农业和航空航天工业等领域。据
报道，一些固氮菌能够产生作为副产物的肼。因此，开发用于快速、简单、灵敏和选择性检测
肼的方法在环境和生物科学中非常重要。
[0003] 目前，检测肼的分析方法有分光光度法、色谱法和电化学方法等。然而，这些方法需繁琐的样品和试剂制备过程，或需复杂仪器，因此不适于现场分析。相对于其它方法，荧
光分析法操作简便、灵敏度高，适用于细胞内检测，已成为目前研究生物体内水合肼的理想
方法。
光分析法操作简便、灵敏度高，适用于细胞内检测，已成为目前研究生物体内水合肼的理想
方法。
发明内容
[0005] 本发明通过如下技术方案实现的：一种检测水合肼的荧光探针，分子式为C19H13NO2S，具有式（I）所示的结构：
式（Ⅰ）所示的化合物名称为2-（6-甲氧基萘-2-基）苯并[d]噻唑，以下简称2-Ac。
式（Ⅰ）所示的化合物名称为2-（6-甲氧基萘-2-基）苯并[d]噻唑，以下简称2-Ac。
[0006] 2-Ac的制备方法，包括以下步骤：（1）将固体6-羟基-2-萘甲醛（化合物1），2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠加至溶剂中，150
~
180 ℃温度下反应2 5h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙醚洗涤，得
~
化合物2。
~
180 ℃温度下反应2 5h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙醚洗涤，得
~
化合物2。
[0007] （2）将化合物2与乙酰氯在二氯甲烷环境中，于室温下反应2-8h，分离提纯后，得到式（I）所示化合物。
[0008] 本发明检测硫化氢的荧光探针的合成路线如下：。
[0009] 所述步骤（1）中，溶剂是由DMF构成的。化合物1的物质量浓度为0.06-0.2mol/L。
[0010] 所述步骤（1）中，6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比分别为10-0.2：1；5-0.125:1。
[0011] 所述步骤（2）中，化合物2与乙酰氯的摩尔比为1：1-7。
[0012] 所述步骤（2）中，所用溶剂体系为二氯甲烷与三乙胺混合体系，其中三乙胺与二氯甲烷的体积比为1:10-50。
[0013] 所述步骤（2）中，分离提纯的具体方法为：将反应完成得到的溶液旋转蒸馏除去溶剂，将固体用二氯甲烷溶解，以二氯甲烷为展开剂进行薄层层析分离，得到式（I）所示化合
物。
物。
[0015] 以荧光增强的方式检测水合肼。在检测体系pH为7-8时，该荧光探针在水体系、有机溶剂体系或生物体中能够高选择性识别水合肼。荧光的激发波长为300nm，该探针本身的
荧光在508nm处荧光较弱，加入到水或有机溶剂后所得溶液为无色，当与水合肼作用后，溶
液的荧光在508nm处显著增强。
荧光在508nm处荧光较弱，加入到水或有机溶剂后所得溶液为无色，当与水合肼作用后，溶
液的荧光在508nm处显著增强。
[0016] 本发明的有益效果：1本发明为检测水合肼的荧光探针对水合肼检测的选择性高，检测灵敏度高，抗干扰性
强，而且现象明显，便于识别。
强，而且现象明显，便于识别。
[0018] 图1为本发明实施例4中pH=7.4时，不同浓度水合肼条件下荧光探针的荧光光谱；其中最下面的曲线为不加入水合肼条件下的荧光曲线，曲线从下往上水合肼的浓度依次增
加，最上面的曲线为浓度是30当量（eq）时水合肼的荧光曲线。
加，最上面的曲线为浓度是30当量（eq）时水合肼的荧光曲线。
[0019] 图2为本发明实施例4中pH=7.4时，用激发波长为330nm、在508nm处的荧光强度，不同浓度水合肼条件下荧光探针的荧光强度变化。
[0020] 图3为本发明实施例5中pH=7.4时，用激发波长为330nm、在508nm处的荧光强度随着时间变化的荧光光谱图，其中最下面的曲线为0min时的荧光曲线，曲线自下而上时间依
次增加，最上面曲线为60min时水合肼的荧光曲线。
次增加，最上面曲线为60min时水合肼的荧光曲线。
[0021] 图4为本发明实施例6中加入不同生物小分子之后的荧光强度变化的对比图。激发波长为330nm，在508nm处的荧光轻度对比；1-23分别代表Ca2+-、CO32-、Cu2+、Fe2+、Fe3+、GSH、H2O2、H2S、HClO、Hcy、HNO、Mg2+、Na+、Ni2+、NO2-、NO3-、O2-、OH-、ONOO-、PO43-、S2-、SO32-、SO42-、Zn2+，
24代表水合肼。
24代表水合肼。
具体实施方式
[0022] 下面通过具体实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。
[0023] 本发明所用原料，如无特殊说明均为常规市购产品。
[0024] 本发明所用的水为标准压强下的水。
[0025] 实施例1（1）将灰白色固体6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠加至DMF中，6-羟基-
2-萘甲醛的量浓度为0.125mol/L，6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比
为1:1；1:4。160 ℃温度下反应2h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙
醚洗涤，得化合物2。
2-萘甲醛的量浓度为0.125mol/L，6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比
为1:1；1:4。160 ℃温度下反应2h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙
醚洗涤，得化合物2。
[0026] （2）将化合物2与乙酰氯在二氯甲烷环境中，化合物2与乙酰氯的摩尔比为1:1.1，溶剂体系为二氯甲烷与三乙胺混合体系，其中三乙胺与二氯甲烷的体积比为1:30。
[0027] 于室温下反应5h，将反应完成得到的溶液旋转蒸馏除去溶剂，将固体用二氯甲烷溶解，以二氯甲烷为展开剂进行薄层层析分离，得到目标产物2-Ac。
[0028] 收率为40%。1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 8.76 (s, 1H), 8.30 – 8.24 (m, 1H), 8.24 – 8.17 (m, 2H), 8.12 (s, 1H), 8.10 (d, J = 3.3 Hz, 1H), 7.80 (d, J = 2.0
Hz, 1H), 7.59 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.51 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.45 (dd, J =
8.9, 2.3 Hz, 1H), 2.37 (s, 2H). 13C NMR (100 MHz, DMSO) δ 169.75, 167.64,
154.11, 150.08, 135.17, 131.27, 130.98, 129.19, 127.69, 127.24, 126.14,
125.14, 123.38, 122.91, 119.22, 21.40。
Hz, 1H), 7.59 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.51 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.45 (dd, J =
8.9, 2.3 Hz, 1H), 2.37 (s, 2H). 13C NMR (100 MHz, DMSO) δ 169.75, 167.64,
154.11, 150.08, 135.17, 131.27, 130.98, 129.19, 127.69, 127.24, 126.14,
125.14, 123.38, 122.91, 119.22, 21.40。
[0029] 实施例2（1）将灰白色固体6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠加至DMF中，6-羟基-
2-萘甲醛的量浓度为0.2mol/L。6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比为
1:1；1:2。150 ℃温度下反应4h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙醚
洗涤，得化合物2。
2-萘甲醛的量浓度为0.2mol/L。6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比为
1:1；1:2。150 ℃温度下反应4h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙醚
洗涤，得化合物2。
[0030] （2）将化合物2与乙酰氯在二氯甲烷环境中，化合物2与乙酰氯的摩尔比为1:2，溶剂体系为二氯甲烷与三乙胺混合体系，其中三乙胺与二氯甲烷的体积比为1:40。
[0031] 于室温下反应5h，将反应完成得到的溶液旋转蒸馏除去溶剂，将固体用二氯甲烷溶解，以二氯甲烷为展开剂进行薄层层析分离，得到2-Ac。
[0032] 收率为50%。1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 8.76 (s, 1H), 8.30 – 8.24 (m, 1H), 8.24 – 8.17 (m, 2H), 8.12 (s, 1H), 8.10 (d, J = 3.3 Hz, 1H), 7.80 (d, J = 2.0
Hz, 1H), 7.59 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.51 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.45 (dd, J =
8.9, 2.3 Hz, 1H), 2.37 (s, 2H). 13C NMR (100 MHz, DMSO) δ 169.75, 167.64,
154.11, 150.08, 135.17, 131.27, 130.98, 129.19, 127.69, 127.24, 126.14,
125.14, 123.38, 122.91, 119.22, 21.40。
Hz, 1H), 7.59 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.51 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.45 (dd, J =
8.9, 2.3 Hz, 1H), 2.37 (s, 2H). 13C NMR (100 MHz, DMSO) δ 169.75, 167.64,
154.11, 150.08, 135.17, 131.27, 130.98, 129.19, 127.69, 127.24, 126.14,
125.14, 123.38, 122.91, 119.22, 21.40。
[0033] 实施例3（1）将灰白色固体6-羟基-2-萘甲醛，2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠加至DMF中，6-羟基-
2-萘甲醛的量浓度为0.1mol/L。6-羟基-2-萘甲醛与2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比
分别为为1:1；1:3。180℃温度下反应5h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙醚洗涤，得化合物2。
2-萘甲醛的量浓度为0.1mol/L。6-羟基-2-萘甲醛与2-氨基苯硫酚与焦亚硫酸钠的摩尔比
分别为为1:1；1:3。180℃温度下反应5h后，将水倒入反应液中，降温冷却，析出固体，将固体用乙醚洗涤，得化合物2。
[0034] 将化合物2与乙酰氯在二氯甲烷环境中，化合物2与乙酰氯的摩尔比为1：4，溶剂体系为二氯甲烷与三乙胺混合体系，其中三乙胺与二氯甲烷的体积比为1:50。
[0035] 于室温下反应5h，将反应完成得到的溶液旋转蒸馏除去溶剂，将固体用二氯甲烷溶解，以二氯甲烷为展开剂进行薄层层析分离，得到得到2-Ac。
[0036] 收率为60%。1H NMR (400 MHz, DMSO) δ 8.76 (s, 1H), 8.30 – 8.24 (m, 1H), 8.24 – 8.17 (m, 2H), 8.12 (s, 1H), 8.10 (d, J = 3.3 Hz, 1H), 7.80 (d, J = 2.0
Hz, 1H), 7.59 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.51 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.45 (dd, J =
13
8.9, 2.3 Hz, 1H), 2.37 (s, 2H). C NMR (100 MHz, DMSO) δ 169.75, 167.64,
154.11, 150.08, 135.17, 131.27, 130.98, 129.19, 127.69, 127.24, 126.14,
125.14, 123.38, 122.91, 119.22, 21.40。
Hz, 1H), 7.59 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.51 (t, J = 7.1 Hz, 1H), 7.45 (dd, J =
13
8.9, 2.3 Hz, 1H), 2.37 (s, 2H). C NMR (100 MHz, DMSO) δ 169.75, 167.64,
154.11, 150.08, 135.17, 131.27, 130.98, 129.19, 127.69, 127.24, 126.14,
125.14, 123.38, 122.91, 119.22, 21.40。
[0037] 实施例4 水合肼荧光探针与水合肼的滴定实验在PBS缓冲液（pH=7.4）中，加入按照实施例1合成的初始浓度为1mM的荧光探针，使溶液
中荧光探针的浓度为10μM。然后，依次加入不同量的初始浓度为1.00mM的水合肼，使得溶液
中水合肼的浓度分别为5μM、10μM、15μM、20μM、25μM、30μM、35μM、40μM、50μM、60μM、70μM、80μM、100μM、140μM、180μM、250μM、300μM，不加入水合肼作为对照，静置0.5h使水合肼与荧光探针充分反应。
中荧光探针的浓度为10μM。然后，依次加入不同量的初始浓度为1.00mM的水合肼，使得溶液
中水合肼的浓度分别为5μM、10μM、15μM、20μM、25μM、30μM、35μM、40μM、50μM、60μM、70μM、80μM、100μM、140μM、180μM、250μM、300μM，不加入水合肼作为对照，静置0.5h使水合肼与荧光探针充分反应。
[0038] 用荧光光谱仪测试不同浓度水合肼条件下的荧光光谱，荧光光谱的发射波长为330nm，激发波长为300nm，检测波长为508nm，结果分别如图1和图2所示。
[0039] 由图1可知，本发明制备的荧光探针能够在508nm波长下对水合肼进行响应。
[0040] 由图2可知，随着水合肼的浓度的增加，在508nm波长下的荧光强度逐渐增强，说明本发明制备的荧光探针能够对水合肼进行响应。
[0041] 实施例5 水合肼荧光探针与水合肼的荧光变化时间实验在PBS缓冲液（pH=7.4）中，用荧光光谱仪测试不同时间条件下的荧光光谱，荧光光谱
的，发射波长为330nm，激发波长为300nm，检测波长为508nm，结果如图3所示。
的，发射波长为330nm，激发波长为300nm，检测波长为508nm，结果如图3所示。
[0042] 由图3可知，随着时间的增加，在300nm激发波长下的荧光强度逐渐增强。
[0043] 实施例6 荧光探针检测水合肼的选择性测试如实施例4所述，在同样测试条件下，向溶液中加入过量的其它生物活性小分子，测试
加入不同生物活性小分子之后的荧光光谱，发射波长为330nm，激发波长为300nm，检测波长
为508nm，结果如图4所示。图4为本发明实施例6中加入不同生物小分子之后的荧光强度变
化的对比图。激发波长为330nm，在508nm处的荧光强度对比；由图4可知，1 23分别代表生物
~
活性小分子图4为本发明实施例5中加入不同生物小分子之后的荧光强度变化的对比图。激
发波长为330nm，在508nm处的荧光轻度对比；1-23分别代表Ca2+-、CO32-、Cu2+、Fe2+、Fe3+、GSH、H2O2、H2S、HClO、Hcy、HNO、Mg2+、Na+、Ni2+、NO2-、NO3-、O2-、OH-、ONOO-、PO43-、S2-、SO32-、SO42-、Zn2+，
24代表水合肼。
加入不同生物活性小分子之后的荧光光谱，发射波长为330nm，激发波长为300nm，检测波长
为508nm，结果如图4所示。图4为本发明实施例6中加入不同生物小分子之后的荧光强度变
化的对比图。激发波长为330nm，在508nm处的荧光强度对比；由图4可知，1 23分别代表生物
~
活性小分子图4为本发明实施例5中加入不同生物小分子之后的荧光强度变化的对比图。激
发波长为330nm，在508nm处的荧光轻度对比；1-23分别代表Ca2+-、CO32-、Cu2+、Fe2+、Fe3+、GSH、H2O2、H2S、HClO、Hcy、HNO、Mg2+、Na+、Ni2+、NO2-、NO3-、O2-、OH-、ONOO-、PO43-、S2-、SO32-、SO42-、Zn2+，
24代表水合肼。
[0044] 由图4得，508nm处荧光强度只有水合肼明显增强，说明本发明制备的荧光探针对水合肼具有较高的选择性。
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