[发明专利]一种检测硫化氢的比率荧光探针及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫化氢荧光探针，尤其涉及一种检测硫化氢的比率荧光探针及其应用；属于有机小分子荧光探针领域。

背景技术

硫化氢(H₂S)作为内源性气体传感信号分子的一种，充当抗氧化剂和活性氧的清除剂。然而，硫化氢浓度异常会引起许多疾病，例如，阿尔茨海默病，唐氏综合症和糖尿病等。因此，定量检测生物系统中的硫化氢引起广泛的关注。

荧光检测法具有操作方便，灵敏度高，选择性强，并能实现对生物样品的实时、在线检测等特点，受到广泛关注。然而，已报道的硫化氢探针大多是荧光“关-开”型(参见X.Li,S.Zhang,J.Cao,N.Xie,T.Liu,B.Yang,Q.-J.He and Y.-Z.Hu,An ICT-based fluorescent switch-on probe for hydrogen sulfide in living cells,Chem.Commun.,2013,49:8656—8658；Z.-J.Huang,S.-S.Ding,D.-H.Yu,F.-H.Huang and G.-Q.Feng,Aldehyde group assisted thiolysis of dinitrophenyl ether:a new promising approach for efficient hydrogen sulfide probes,Chem.Commun.,2014,50:9185-9187；X.-Y.Qu,C.-J.Li,H.-C.Chen,J.Mack,Z.-J.Guo and Z.Shen)，易受到检测环境，如检测温度、探针浓度等条件的影响(K.Komatsu,Y.Urano,H.Kojima and T.Nagano,Development of an Iminocoumarin-Based Zinc Sensor Suitable for Ratiometric Fluorescence Imaging of Neuronal Zinc,J.Am.Chem.Soc.,2007,129:13447-13454)。然而，比率型荧光探针可以有效解决以上问题。因此，开发具有细胞成像能力，而且可以比率检测硫化氢的荧光探针成为目前亟待解决的课题。

荧光共振能量转移(FRET)是设计比率荧光探针的一种重要检测机理。FRET过程需要两个条件：1、供体的发射谱与受体的吸收谱有足够的重叠，2、供体和受体之间有合适的距离(约10-100)。香豆素荧光团本身具有较大的量子产率，适合作为荧光供体，半川菁荧光团具有吸收和发射波长较长的特点，适合作为荧光受体。另外，哌嗪作为供体和受体之间的连接基团在基于FRET机理的探针中获得应用。然而，如何选择供体和受体，使FRET效率更高，如何提高对识别分子的选择性、灵敏性以及改善其他应用性能(如响应时间、稳定性、透膜性、低毒性等)，目前尚无规律可循。基于此，有关基于FRET机理检测硫化氢的比率荧光探针及其应用还未见报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的问题是提供一种基于FRET机理检测硫化氢的比率荧光探针及其应用。

本发明的核心在于利用香豆素作为能量供体，半川菁作为能量受体构筑FRET体系，这尚属首次。当用香豆素部分的激发波长激发探针的时候，由于FRET打开，探针发射半川菁部分的荧光；当硫化氢存在的时候，半川菁与硫化氢发生亲核加成反应，半川菁荧光团共轭体系断裂，这时FRET受到抑制，再用相同激发波长激发探针的时候，探针会发出香豆素部分的荧光。通过上述方案，实现“比率计型”的荧光响应，使探针的灵敏度得到大幅度提高。

本发明所述的检测硫化氢的比率荧光探针，其特征在于：所述比率荧光探针是由香豆素荧光团作为供体，半川菁荧光团作为受体，通过哌嗪联接构筑成基于荧光共振能量转移(FRET)机理检测硫化氢的比率荧光探针，该比率荧光探针化学结构式如式(I)所示(简称CPC)：

上述检测硫化氢的比率荧光探针(式(I)所示化合物)的制备方法，步骤如下：

步骤1：由已知方法合成4-哌嗪基苯甲醛和7-二乙胺基-3-香豆素酰氯，然后在氮气保护下，二者加入到干燥的二氯甲烷中，加入三乙胺，反应得到式(II)所示化合物。

步骤2：在氮气保护下，式(II)所示化合物与1,2,3,3-四甲基吲哚碘化盐在乙醇中回流即得到式(I)所示化合物。