一种基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针及其应用

1.本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针及其应用。


背景技术：

2.尸胺(cad)是一种在动物身体组织腐烂时由蛋白质水解产生的具有腐臭气味的化合物，常温下为浆状液体，深度冷冻可凝固结晶，在空气中发烟，能形成二水合物。尸胺结构简式nh2(ch2)5nh2，为蛋白质腐败时赖氨酸在脱羧酶的作用下发生脱羧反应生成，患有赖氨酸代谢缺陷的病人尿液中可以发现高出正常水平的尸胺。此外，尸胺也是食品腐败的标志物，过量尸胺吸入后可能引起咽喉、支气管的炎症、痉挛、水肿、肺水肿或化学性肺炎甚至导致死亡。因此，发展针对cad简单快捷的检测技术对于人体生命健康和维护食品安全具有重要意义。
3.近年来，以荧光探针为基础的光学成像以其灵敏度高、选择性好、操作简便、成本低，并能在生物微环境中实时检测的优点，被广泛应用于各个领域。
4.目前基于荧光法开发了多种用于cad检测的化学探针，主要采用各种超分子方法，包括嵌入染料的胶束，溶胶-凝胶膜，共轭聚合物和其他超分子方法。它们通过基于分析物诱导的靶点的自组装来放大传感响应。而这些超分子结构的探针大多选择性低，易受外部刺激(例如光，热)的影响。


技术实现要素：

5.本发明提供了一种基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针，该荧光探针的结构式为：
[0006][0007]
本发明还提供了一种基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针的制备方法，其反应方程式为：
[0008][0009]
具体制备方法为：将7-羟基-香豆素-4-乙酸和对溴三氟甲苯溶于二甲基亚砜溶液
中。在碱(碳酸钾)性条件下，70～90℃加热反应3～4小时。待反应完全后，将反应体系冷却到室温，减压蒸馏去除有机溶剂，所得化合物在展开剂中通过薄层色谱法分离提纯，得到淡黄色固体产物syl-3。
[0010]
其中，7-羟基香豆素-4-乙酸、对溴三氟甲苯和碳酸钾的摩尔当量比为1:1.1:1.1；
[0011]
展开剂为体积比为20:1的二氯甲烷和甲醇的混合溶剂。
[0012]
本发明还提供了一种基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针的应用：基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3在十六烷基三甲基溴化铵(ctab)表面活性剂水溶液中可以快速识别尸胺(cad)。
[0013]
ctab表面活性剂水溶液的浓度为0.2～1mm。
[0014]
本发明化合物结构中采用了香豆素作为荧光基团，在香豆素的7号位上取代供电子基团(羟基)，在4号位上取代吸电子基团(羧基)，使香豆素形成电子推拉的同时，更加增强了香豆素衍生物的水溶性。配体结构主要为三氟甲苯衍生物，通过在多个位点进行取代，导致不同的物理和化学性质。
[0015]
所制备的化合物的结构中，醚键为作用靶点能与尸胺(cad)相互作用。在探针syl-3结构中，三氟甲苯部分为电子供体单元，香豆素环处于低能级轨道为电子受体单元，当-o-三氟甲苯部分与cad发生专一性响应后醚键断裂，会显著抑制分子内电荷转移(ict)过程，导致荧光淬灭现象，从而达到识别cad的作用。
[0016]
有益效果
[0017]
本发明解决了在ctab溶剂体系中探针syl-3对cad特异性识别的问题。从反应现象上看，在ctab表面活性剂水溶液中加入探针syl-3并测量荧光强度，当加入cad后，探针syl-3在450nm处的荧光强度发生了显著的下降，从而显示出在该体系中探针syl-3对cad的特异性识别作用。
附图说明：
[0018]
图1为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3在ctab表面活性剂溶液中与不同生物胺(腐胺(put)、酪胺(tyr)、组胺(his)、色胺(try)、亚精胺(spd)、精胺(spm)、多巴胺(da)、尸胺(cad))作用后的荧光光谱图。
[0019]
图2为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3在0.2～1mm的ctab表面活性剂溶液中与cad作用后在450nm处的荧光强度对比图。
[0020]
图3为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3在0.4mm的ctab表面活性剂水溶液中与中与不同浓度的cad作用后的荧光光谱图。
[0021]
图4为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3的氢谱。
[0022]
图5为对比实施例1制备的荧光探针syl-5在ctab表面活性剂水溶液中与不同生物胺作用后的吸收光谱图。
[0023]
图6为对比实施例1制备的荧光探针syl-5在ctab表面活性剂水溶液中与不同生物胺作用后的荧光光谱图。
具体实施方式
[0024]
下面结合具体的实施方式对本发明进行详细说明。
[0025]
实施例1
[0026]
将7-羟基香豆素-4-乙酸(150mg，0.681mmol)和对溴三氟甲苯(169mg，0.749mmol)溶于4ml二甲基亚砜溶液中。在碳酸钾(104mg，0.749mmol)存在的条件下，85℃加热反应3.5小时。待反应结束后，减压蒸馏除去溶剂得到黄色固体，所得粗品经薄层色谱法(展开剂体积比：二氯甲烷：甲醇＝20:1)分离提纯后得到135.6mg淡黄色固体syl-3，产率为55％。
[0027]
具体应用方法为：向96孔板中分别加入2ul 10mm的生物胺溶液(每个孔中的bas分别为腐胺(put)、酪胺(tyr)、组胺(his)、色胺(try)、亚精胺(spd)、精胺(spm)、多巴胺(da)、尸胺(cad))、196ul的0.4mm ctab表面活性剂溶液和2ul 2mm的基于三氟甲苯的香豆素类荧光探针syl-3，同时以不加生物胺的含有荧光探针syl-3的溶液作为对比。将每孔的溶液混合均匀，测出每孔中溶液的荧光强度。结果显示cad对探针syl-3具有明显淬灭作用，从而显示出在ctab溶剂体系中探针syl-3对于cad的特异性识别作用。
[0028]
图1为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针在0.4mm ctab表面活性剂溶液中与不同生物胺(腐胺(put)、酪胺(tyr)、组胺(his)、色胺(try)、亚精胺(spd)、精胺(spm)、多巴胺(da)、尸胺(cad))作用后的荧光光谱图。图中显示，滴加不同生物胺溶液后探针syl-3的荧光强度变化情况。当加入cad时，探针syl-3在450nm处的荧光强度均发生了显著的下降，从而显示出在该体系中化合物对cad的特异性识别作用。
[0029]
图2为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针在0.2-1mm的ctab表面活性剂水溶液中与cad作用后在450nm处的荧光强度对比图。图中显示，随着ctab表面活性剂水溶液浓度的增加，探针syl-3溶液和cad+syl-3溶液体系的荧光强度均成下降趋势。其中，在不同浓度的ctab表面活性剂水溶液中与没有添加cad的探针溶液相比，加入cad后，荧光强度均下降4倍左右，在ctab表面活性剂溶液浓度为0.4mm时达到最佳检测效果。从而显示出该探针在浓度范围为0.2-1mm的ctab表面活性剂水溶液中可以识别cad。
[0030]
图3为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3在0.4mm的ctab表面活性剂水溶液中与不同浓度的cad作用后的荧光光谱图。图中显示，随着cad浓度的增加，syl-3探针溶液的荧光强度逐渐减弱。cad浓度在0～500um范围内时，浓度越高，探针荧光淬灭现象越明显。在其最终浓度为10um时，探针syl-3在450nm处的荧光峰仍能与不加cad的背景荧光曲线区别，从而得出该探针对cad的检测限低、灵敏度高。
[0031]
图4为实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素荧光探针syl-3的氢谱。1h nmr(400mhz,dmso)δ10.65(s,1h),7.59(d,j＝8.8hz,2h),6.83(m,2h),6.74(d,j＝2.4hz,2h),6.12(s,2h),2.37(s,2h).
[0032]
实施例2
[0033]
将7-羟基香豆素-4-乙酸(300mg，1.362mmol)和对溴三氟甲苯(338mg，1.498mmol)溶于8ml二甲基亚砜溶液中。在碳酸钾(208mg，1.498mmol)存在下，85℃加热反应3.5小时。反应结束后减压蒸馏除去溶剂得到黄色固体，薄层色谱法(展开剂体积比：二氯甲烷：甲醇＝20:1)分离提纯后得到最终278.6mg最终产物syl-3，产率为57％。
[0034]
实施例3
[0035]
将7-羟基香豆素-4-乙酸(300mg，1.362mmol)和对溴三氟甲苯(338mg，1.498mmol)溶于8ml二甲基亚砜溶液中。在碳酸钾(208mg，1.498mmol)存在下，90℃加热反应4小时。反应结束后减压蒸馏除去溶剂得到黄色固体，薄层色谱法(展开剂体积比：二氯甲烷：甲醇＝
20:1)分离提纯后得到最终278.1mg最终产物syl-3，产率为56％。
[0036]
对比实例1
[0037]
将7-羟基香豆素-4-乙酸(100mg，1.0mmol)和2-氯苯并噁唑(76.8mg，1.1mmol)溶于8ml二甲基亚砜溶液中。在碳酸钾(69mg，1.1mmol)存在下，80℃加热反应3小时。反应结束后减压蒸馏除去溶剂得到黄色固体，薄层色谱法(展开剂体积比：二氯甲烷：甲醇＝40:1)分离提纯后得到最终49.1mg最终产物syl-5，产率为32％。其反应方程式为：
[0038][0039]
具体应用方法为：向96孔板中分别加入2ul 10mm的生物胺溶液(每个孔中的生物胺分别为腐胺(put)、酪胺(tyr)、色胺(try)、亚精胺(spd)、精胺(spm)、苄胺(phm)、尸胺(cad))、196ul的0.4mm ctab表面活性剂溶液和2ul 5mm的基于苯并噁唑的香豆素类荧光探针syl-5，同时以不加生物胺的含有荧光探针syl-5的溶液作为对比。将每孔的溶液混合均匀，测出每孔中溶液的荧光强度。结果显示以上生物胺对探针syl-5具有明显淬灭作用，从而显示出在ctab溶剂体系中syl-5对以上七种生物胺均有识别作用。
[0040]
与实施例1制备的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3相比，两者在同一香豆素染料上连接不同配体，显示出不同的筛选效果。syl-3仅对cad具有明显的特异性识别作用；syl-5对多种生物胺均有识别作用，专一性差。
[0041]
图5为对比实施例1制备的基于苯并噁唑衍生物的香豆素类荧光探针syl-5在0.4mm ctab表面活性剂溶液中与不同生物胺(腐胺(put)、酪胺(tyr)、色胺(try)、亚精胺(spd)、精胺(spm)、苄胺(phm)、尸胺(cad))作用后的吸收光谱图。图中显示，滴加不同生物胺溶液后探针syl-5的吸收光谱变化情况。图中显示，当加入不同生物胺时，探针syl-5在320nm处的吸收峰明显下降，从而显示出在该体系中化合物对各种生物胺有识别作用，但选择性差。
[0042]
图6为对比实施例1制备的基于苯并噁唑衍生物的香豆素类荧光探针syl-5在0.4mm ctab表面活性剂溶液中与不同生物胺(腐胺(put)、酪胺(tyr)、色胺(try)、亚精胺(spd)、精胺(spm)、苄胺(phm)、尸胺(cad))作用后的荧光光谱图。图中显示，滴加不同生物胺溶液后探针syl-5的荧光光谱变化情况。图中显示，当加入不同生物胺时，探针syl-5在450nm处的荧光强度均发生显著淬灭，从而显示出在该体系中化合物对各种生物胺有识别作用，但选择性差。

技术特征：
1.一种基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针，其特征在于：所述荧光探针的结构式为：2.一种如权利要求1所述的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述制备方法为：将7-羟基香豆素-4-乙酸和对溴三氟甲苯溶于二甲基亚砜溶液中，反应液在碳酸钾的碱性条件下70～90℃加热回流3～4小时，待反应完全后，将反应体系冷却到室温，减压蒸馏去除有机溶剂，所得化合物在展开剂中通过薄层色谱法分离提纯，得到淡黄色固体产物基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针syl-3。3.如权利要求2所述的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述7-羟基香豆素-4-乙酸、对溴三氟甲苯和碳酸钾的摩尔比为1:1.1:1.1。4.如权利要求2所述的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述展开剂为体积比为20:1的二氯甲烷和甲醇的混合溶剂。5.一种如权利要求1所述的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针的应用，其特征在于：所述基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针在十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂水溶液中用于快速识别尸胺。6.如权利要求5所述的基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针的应用，其特征在于：所述十六烷基三甲基溴化铵表面活性剂水溶液的浓度为0.2～1mm。

技术总结
本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针及其应用。将7-羟基香豆素-4-乙酸和对溴三氟甲苯溶于二甲基亚砜溶液中，反应液在碳酸钾的碱性条件下70～90℃加热回流3～4小时。所得粗品通过薄层色谱法分离提纯，得到基于三氟甲苯衍生物的香豆素类荧光探针SYL-3。本发明得到的香豆素类荧光探针在十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)表面活性剂水溶液中可快速识别尸胺(Cad)。(Cad)。


技术研发人员：刘晓骞 唐梦圆 吴天祥 韩加伟 王珏
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：2023.07.10
技术公布日：2023/10/15