一種卟啉型近紅外硫離子熒光探針的合成方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及熒光傳感材料制備及生物和環(huán)境離子檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及 具有識別硫離子（S勹功能的卟啉型近紅外熒光探針的合成方法以及在硫離子檢測中的應(yīng) 用。
【背景技術(shù)】
[0002] 硫離子存在于某些工業(yè)廢水和生活污水中，質(zhì)子化會產(chǎn)生劇毒的硫化氫，是一種 公認(rèn)的環(huán)境污染物；生物體內(nèi)的硫離子質(zhì)子化形成硫化氫氣體，質(zhì)子化的硫離子參與呼吸 系統(tǒng)、胃腸系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等多個生理和病理調(diào)控過程，硫離子濃度一旦不能維持正常 的生理濃度水平，就會引發(fā)如肺動脈高壓、胃粘膜損傷、肝硬化等各種疾??；因此發(fā)展高選 擇性，高靈敏度的環(huán)境和生物體內(nèi)硫離子的快速檢測方法具有極其重要的意義。傳統(tǒng)的硫 離子檢測方法有比色法，電化學(xué)分析法，色譜分析法和金屬硫化物沉淀法等方法，但這些方 法通常操作復(fù)雜且容易損傷樣品，熒光探針法可以通過熒光強(qiáng)度的變化直觀體現(xiàn)離子的存 在，對離子的分析和檢測且具有高的靈敏度，且對樣品的破壞性很小，這些特點(diǎn)是傳統(tǒng)方法 無法比擬的。因此發(fā)展硫離子的熒光探針檢測法具有重要的現(xiàn)實意義。
[0003] 設(shè)計熒光探針的機(jī)理一般包括光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移（PET)，光誘導(dǎo)電荷轉(zhuǎn)移（ICT)，和 熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET)等幾類。其中，典型PET機(jī)理設(shè)計的熒光探針原理明確，該類探針 與客體結(jié)合前后，熒光信號穩(wěn)定且變化明顯。目前利用PET機(jī)理設(shè)計合成的有機(jī)小分子熒 光探針多數(shù)在紫外和可見光區(qū)實現(xiàn)對硫離子的檢測，而近紅外光區(qū)的比較少。在近紅外光 區(qū)范圍內(nèi)進(jìn)行檢測可以有效的減小生物樣品的光損傷和復(fù)雜生物樣品中背景熒光的干擾， 提高檢測的準(zhǔn)確性和分辨率。卟啉類熒光探針具有較長的熒光發(fā)射波長（λ M>650nm)和較 大的斯托克位移（> l〇〇nm)，這對于提高檢測的準(zhǔn)確性和分辨率方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢，因 此開發(fā)卟啉類熒光探針具有重要的實用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種卟啉型近紅外硫離子熒光探針的合成方法，進(jìn)一步應(yīng) 用表明，該熒光探針能在THF-H 2O溶劑體系中實現(xiàn)對硫離子的高靈敏度、高選擇性的快速識 別功能。
[0005] 本發(fā)明的目的是通過下述方式實現(xiàn)的：
[0006] 一種卟啉型近紅外硫離子熒光探針的合成方法，具體包括以下步驟：
[0007] (1)稱取一定量的單羥基苯基卟啉溶于二氯甲燒，然后加入一定量的N，N-二異丙 基乙胺（DIEA)(作為催化劑使用），再稱取一定量的2,4_二硝基苯磺酰氯溶于二氯甲烷， 充N 2保護(hù)20~30min后用恒壓滴液漏斗將2,4-二硝基苯磺酰氯的溶液滴入單羥基苯基 卟啉溶液中，室溫攪拌24~36小時，得到單羥基苯基卟啉_2,4_二硝基苯磺酸酯的二氯 甲烷溶液；單羥基苯基卟啉、N，N-二異丙基乙胺、及2,4-二硝基苯磺酰氯的摩爾比為I. 0 : 2. 0-2. 4 ：1, 4-1. 8 ；
[0008] (2)將單羥基苯基卟啉-2,4-二硝基苯磺酸酯的二氯甲烷溶液用飽和氯化鈉溶液 洗滌3~4次，有機(jī)層再用無水硫酸鈉干燥，然后減壓蒸餾除去二氯甲烷，得固體粗品，固 體經(jīng)色譜柱（淋洗劑為體積比為4:1的石油醚與乙酸乙酯的混合物）進(jìn)行分離純化，真空 干燥，即得有金屬光澤的紫黑色固體純品卟即啉型近紅外硫離子熒光探針（單羥基苯基卟 啉-2,4-二硝基苯磺酸酯），結(jié)構(gòu)如式（I)所示：
[0012] -種根據(jù)上述的的合成方法制備的硫離子熒光探針。
[0013] -種根據(jù)上述的合成方法制備的硫離子熒光探針在硫離子檢測中的應(yīng)用。
[0014] 本發(fā)明的有益效果在于：
[0015] (1)本發(fā)明制備的探針，其C-S鍵能在THF-H2O介質(zhì)中，被硫離子S 2^選擇性地打 開，從而PET過程被抑制，熒光團(tuán)母體結(jié)構(gòu)恢復(fù)，發(fā)射熒光，并且該探針能在Imin內(nèi)對S2-產(chǎn) 生快速的熒光響應(yīng)，8分鐘即接近熒光強(qiáng)度最大值。隨著S 2It度的增加，熒光強(qiáng)度逐漸增 強(qiáng)，而加入其它陰離子，熒光強(qiáng)度幾乎沒有變化，從而可實現(xiàn)對微量硫離子的高靈敏度、高 選擇性、高時效性的識別和檢測。
[0016] (2)本發(fā)明制備的探針，可在近紅外光區(qū)實現(xiàn)對微量硫離子的檢測，可有效的減少 對生物樣品的光損傷和背景熒光的干擾，提高檢測的分辨率和準(zhǔn)確性。
[0017] (3)本發(fā)明制備的探針合成路線簡單，條件溫和，易于純化，適合放大合成和實際 生產(chǎn)應(yīng)用。
【附圖說明】
[0018] 圖1為硫離子熒光探針對硫離子的識別機(jī)理示意圖。
[0019] 圖2為探針（單羥基苯基卟啉-2, 4-二硝基苯磺酸酯）的質(zhì)譜圖。
[0020] 圖3為不同濃度的硫離子與探針反應(yīng)后的熒光發(fā)射光譜圖：
[0021] 溶劑體系 THF :H20 = I :l(v :v)，pH 為 7.4,探針濃度 IOymol · L-1，S2-濃度 / μ mol · L-1:0,0· 5,1. 0, 2· 0, 3· 0,4· 0, 5· 0,6· 0, 7· 0,8· 0,9· 0,10，λ ex= 550nm。狹縫寬度 為 Ex = 5, Em = 10。
[0022] 圖4硫離子濃度與熒光強(qiáng)度（λ em= 653nm)的線性關(guān)系圖：
[0023] F為反應(yīng)體系加入S2^反應(yīng)后的熒光強(qiáng)度（λ em= 653nm)，F(xiàn)Q為空白在相同時刻的 熒光強(qiáng)度（λ em= 653nm)。
[0024] 圖5為探針與不同的陰離子反應(yīng)后的熒光發(fā)射光譜圖：
[0025] 溶劑體系 THF :H20 = I : I (V :v)，pH 為 7. 4,探針濃度 10 μ mol · L-1，S2-濃度 5 μ mol · I71，其它陰離子濃度 5 μ mol · I71，λ ex= 550nm。
[0026] 圖6為不同的陰尚子與硫尚子共存時對反應(yīng)體系焚光強(qiáng)度的影響的柱狀圖：
[0027] 溶劑體系 THF :H20 = I : I (V :v)，pH 為 7. 4,探針濃度 10 μ mol · L-1，S2-濃度 5 μ mol ?Ι/1，其它陰離子濃度5 μ mol ?Ι/1，Xex= 550nm。F為探針與硫離子和陰離子反應(yīng) 后的熒光強(qiáng)度（λ "= 653nm) ,Ftl為不加陰離子的空白在同等條件下的熒光強(qiáng)度（λ 653nm)〇
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029] 實施例1
[0030] 一種卟啉型近紅外硫離子熒光探針（單羥基苯基卟啉_2,4-二硝基苯磺酸酯）的 合成方法，具體包括以下步驟：
[0031] (1)稱取A(單羥基苯基卟啉（30mg，0. 048mmol)溶于IOml精制二氯甲燒，然后加 A DIEA(0. 019ml,0. 11 Bmmol)，再稱取 B(2,4_ 二硝基苯橫醜氣（17. 7mg，0· 066mmol)溶于 IOml精制二氯甲烷，充N2保護(hù)20~30min后用恒壓滴液漏斗將B的溶液滴入A中，室溫攪 拌24~36小時，得到單羥基苯基卟啉-2,4-二硝基苯磺酸酯的二氯甲烷溶液；
[0032] (2)將