[发明专利]一种同时区分羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针的合成与应用

说明书

本发明公开了一种同时区分羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针，该双功能荧光探针的化学结构式如下：该双功能荧光探针首次实现了同时区分检测羟基自由基和过氧化氢。利用羟基自由基的芳香加成性，反应后在430nm激发波长下发射490nm的青色荧光；通过过氧化氢氧化苯硼酸频哪醇酯，对过氧化氢进行选择性检测，在470nm激发波长下发射600nm的红色荧光。两发射之间相差110nm，光谱重叠小，可选择性同时区分检测羟基自由基和过氧化氢。该探针检测羟基自由基和过氧化氢具有选择性好，荧光量子产率高，斯托克斯位移大等优点，在分析化学、生命科学、生物医疗等技术领域有着巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种同时区分羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针的合成与应用。此类探针以不同的机理从各种活性氧物质中快速选择性检测羟基自由基和过氧化氢，青色荧光通道选择性检测羟基自由基，红色荧光选择性通道检测过氧化氢，具有大斯托克斯位移、高荧光量子产率，检测灵敏度高和可视化检测等优点。

背景技术

活性氧物种(ROS)是细胞正常代谢的天然副产物，在细胞信号转导和体内氧化还原平衡中起着至关重要的作用(Nature,2006,443,787–795)。诸如O₂^·-， H₂O₂，·OH，HOCl，¹O₂和ONOO^-等多种活性氧通常在生命系统中共存，并且它们之间经常发生相互转化(Angew.Chem.Int.Ed.,2020,59,4216.)。在所有活性氧物质中，羟基自由基(·OH)被认为是最具反应活性和破坏力的ROS物种，它的寿命极短，并且可以与许多生物分子如DNA碱基，脂质和蛋白质反应。它的过量产生可导致细胞损伤，并与各种疾病有关。另一方面，在所有ROS中，过氧化氢(H₂O₂)由于其相对较长的半衰期和扩散范围，已成为氧化还原信号最重要的信使分子(Nat.Immunol.2002,3,1129–1134)。细胞过氧化氢在稳态浓度(0.1mM) 范围内可发挥信号分子作用，指示细胞生长和增殖，而更高的过氧化氢水平(例如100mM)则触发细胞生长停滞或凋亡(Cell Death Differ.,2015,22,377–388)。此外，细胞内通过芬顿反应，可使过氧化氢产生羟基自由基，它们之间存在着密切的相互关系。因此，监测细胞内羟基自由基和过氧化氢对于了解其生物学功能至关重要。

最近，已经报道了许多用于检测羟基自由基(·OH)/过氧化氢的荧光探针。其中，基于羟基自由基(·OH)特征反应的荧光探针，如芳香加成，自旋捕获和夺氢，对其他活性氧物质表现出相对较好的选择性。由于4-溴苯硼酸频哪醇酯良好的选择性，检测过氧化氢的荧光探针大都选择此基团作为识别位点。但是，到目前为止，还没有报道同时检测羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针。说明双通道同时区分检测羟基自由基和过氧化氢仍然存在巨大挑战。

发明内容

鉴于上述情况，克服一些现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种同时区分羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针。该探针能在特定检测条件下，从各类活性氧化性物质中快速选择性荧光检测羟基自由基和过氧化氢。

本发明的目的还在于提供一种制备方法简单、高灵敏度、检测限低和成本较低的上述荧光分子探针的合成与应用方法。

本发明解决问题采取的具体技术方案为，一种同时区分羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针的合成及其制备在环境中定量分析羟基自由基和过氧化氢，在活细胞中同时区分成像羟基自由基和过氧化氢的器件的应用，探针的化学结构式如下：

一种同时区分羟基自由基和过氧化氢的双功能荧光探针的合成，其特征在于，所述双功能荧光探针的制备方法包括以下步骤：

步骤1.合成3-(8-甲氧基-2,3,3a,4-四氢吡咯并[1,2-a]喹喔啉-5(1H)-基)丙酸甲酯