[发明专利]双咪唑丹磺酰衍生物阳离子型荧光探针及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于氨基酸的检测技术领域，具体涉及一种在水中测定氨基酸的荧光探针及其合成方法和检测方法。

背景技术

氨基酸是生物功能大分子蛋白质的基本组成单位，对生物化学和整个生命科学研究以及产品开发、质量控制和生产管理等具有重要意义。因此，氨基酸分析是工业、医药、农业生产、食品加工及生命科学研究中十分重要的技术之一。其中天冬氨酸通过脱氨生成草酰乙酸而促进三羧酸循环，并且与鸟氨酸循环密切相关，担负着使血液中的氨转变为尿素排泄出去的部分工作。同时，天冬氨酸还是合成乳清酸等核酸前体物质的原料，可作为K⁺、Mg²⁺离子的载体向心肌输送电解质，从而改善心肌收缩功能，同时降低氧消耗，在冠状动脉循环障碍缺氧时，对心肌有保护作用。谷氨酸和天冬氨酸具有兴奋性递质作用，当谷氨酸含量达9％时，只要增加10～15mol的谷氨酸就可对皮层神经元产生兴奋性影响。因此，谷氨酸对改进和维持脑功能必不可少。谷氨酸也可用于治疗肝昏迷等症，谷氨酸、天冬氨酸主要用于治疗肝病疾病、消化道疾病、脑病、心血管病、呼吸道疾病以及用于提高肌肉活力、儿科营养和解毒等。此外氨基酸衍生物给癌症治疗上带来了希望。由此可见，氨基酸在人体生命活动中十分重要。

目前，有关氨基酸分离与测定的方法正在不断发展与完善之中，包括化学法、分光光度法、色谱法、毛细管电泳法及其它方法。但是化学法试剂耗量多，测定周期长。分光光度法操作简单、时间短，但是误差大、计算繁琐。色谱法仪器复杂、价格昂贵、用途单一、分析时间较长(目前约减至1小时)、破坏氨基酸的固有结构、灵敏度相对较低。而荧光化学传感器由于其具有制备简单、易于操作、灵敏度高、选择性好及可用于体外或活体测量、实时在线检测，能够成像和输出信号丰富(比如：荧光强度、最大发射波长、光谱形貌、荧光寿命和荧光各向异性等)等优点，采用荧光化学传感器对氨基酸进行检测，则可以很好地解决上述问题。杨清正小组将荧光物种氟硼二吡咯(BODIPY)在乙腈-水混合溶液中实现对半胱氨酸(Cys)的高灵敏传感。Xiaoming Feng等人用手性联二萘酚(BINOL)作为荧光化学传感器实现了在乙腈-水的混合溶液中对谷胱甘肽和半胱氨酸的检测。Chengjian Zhu小组制备了一种与Zn²⁺一比一配位的聚合物为荧光探针分子实现了在四氢呋喃中对具有手性异构体的丙氨酸区分检测，然而这些传感器只能在有机溶剂和水的混合溶液中进行检测，然而实现在水中对氨基酸的检测具有十分重要的意义。同时对天冬氨酸和谷氨酸的荧光识别检测鲜为报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服上述氨基酸检测技术的缺点，提供一种灵敏度高、选择性好、测试范围广且可实现水溶液中检测氨基酸的双咪唑丹磺酰衍生物阳离子型荧光探针，并为该荧光探针提供一种合成方法，以及合成的荧光探针在检测天冬氨酸或谷氨酸中的应用。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：该荧光探针的结构式如下所示：

上述双咪唑丹磺酰衍生物阳离子型荧光探针的合成方法由下述步骤组成：

1、合成两端叔丁氧羰基保护的二乙烯三胺

以N，N-二甲基甲酰胺为溶剂，将二乙烯三胺与叔丁基苯基碳酸酯、三乙胺按摩尔比为3.2～5:8～12:1，在氮气保护、冰浴条件下搅拌12～24小时，分离纯化产物，得到式Ⅰ所示的两端叔丁氧羰基保护的二乙烯三胺。

2、合成两端叔丁氧羰基保护的二乙烯三胺丹磺酰衍生物

以三氯甲烷为溶剂，将两端叔丁氧羰基保护的二乙烯三胺、丹磺酰氯、三乙胺按摩尔比为1～1.5:1:2～3.5，在氮气保护、常温条件下搅拌12～36小时，所得反应液用饱和食盐水洗涤，有机层用无水硫酸钠干燥，蒸除三氯甲烷，依次用正己烷与乙酸乙酯的体积比为5～8:1的混合物、正己烷与乙酸乙酯的体积比为1:1的混合物、二氯甲烷和甲醇的体积比为50～60:1的混合物作为洗脱液柱层析纯化产物，得到式Ⅱ所示的两端叔丁氧羰基保护的二乙烯三胺丹磺酰衍生物。

3、合成两端氨基的二乙烯三胺丹磺酰衍生物

以二氯甲烷为溶剂，将两端叔丁氧羰基保护的二乙烯三胺丹磺酰衍生物、三氟醋酸按摩尔比为1:80～90，在氮气保护、冰浴条件下搅拌12～24小时，蒸除二氯甲烷，加入蒸馏水溶解，然后用饱和碳酸钠水溶液调节pH至9～11，用三氯甲烷萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，蒸除三氯甲烷，真空干燥，得到式Ⅲ所示的两端氨基的二乙烯三胺丹磺酰衍生物。