阅读说明：本技术 一种用于检测次氯酸的2,3-蒎二酮基咪唑型荧光探针及其制备方法和应用 (2, 3-pindione imidazole type fluorescent probe for detecting hypochlorous acid and preparation method and application thereof ) 是由 王石发 杨海燕 刘豪闯 高语 李明新 张燕 王忠龙 巩帅 于 2020-07-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于检测次氯酸的2,3-蒎二酮基咪唑型荧光探针及其制备方法和应用。本发明以天然可再生资源β-蒎烯衍生物4-(5,5-二甲基-4,5,6,7-四氢-1H-4,6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯甲醛为原料,与1,3-茚满二酮进行缩合反应,得到BIBID。BIBID能与次氯酸进行专一性反应,在365mm紫外光下溶液的荧光颜色由橙红色变为蓝绿色,对次氯酸具有专一性和高灵敏度的特点,作为检测次氯酸用荧光探针具有很好的应用前景。(The invention discloses a 2, 3-pindione imidazole type fluorescent probe for detecting hypochlorous acid, and a preparation method and application thereof. The invention takes natural renewable resource beta-pinene derivative 4- (5, 5-dimethyl-4, 5, 6, 7-tetrahydro-1H-4, 6-methanobenzo [ d ] imidazole-2-yl) benzaldehyde as a raw material, and carries out condensation reaction with 1, 3-indandione to obtain BIBID. BIBID can carry out specificity reaction with hypochlorous acid, and the fluorescence colour of solution changes into blue-green from orange-red under 365mm ultraviolet light, has specificity and high sensitivity's characteristics to hypochlorous acid, has fine application prospect as detecting fluorescent probe for hypochlorous acid.)

一种用于检测次氯酸的2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针及其制 备方法和应用

技术领域

本发明属精细有机合成技术领域，涉及一种用于检测次氯酸离子的2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针及其制备方法。

背景技术

次氯酸(HClO)是生物体内重要的活性氧(ROS)之一，活性氧(ROS)包括超氧自由基、羟基自由基、过氧化氢、单线态氧和次氯酸/次氯酸盐等，在人类免疫功能系统中扮演着重要的角色。生物体内的HClO/ClO^-主要是在髓过氧化物酶(MPO)催化下由H₂O₂和Cl^-反应产生的。尽管HClO有助于生物体内对细菌的破坏，但过量的HClO会引起氧化应激，导致许多疾病如炎症性疾病、动脉粥样硬化、心血管疾病、癌症和肾脏疾病等。然而，过量的次氯酸或次氯酸盐会导致组织损伤和一系列疾病，如动脉硬化、关节炎和癌症等，因此开发有效的方法用于监测次氯酸浓度的变化具有重要的意义。

已经报道的检测ClO^-的方法有很多，主要包括碘量法、比色法等，但这些方法往往操作复杂、响应时间长，具有一定的局限性。由于荧光检测具有操作简单，选择性和灵敏度高，对样品无破坏等优点，近年来备受瞩目并成为检测ClO^-的一种重要方法。其中有机小分子荧光探针体积小，合成简单，反应时间快，选择性好，灵敏度高，以荧光为输出信号，便于实时检测，因此有机小分子荧光探针被越来越广泛地用于环境监测和化学分析，在医学、生物医学等领域也有广泛应用。

目前已经设计并合成出来很多能够专一性识别次氯酸的荧光探针，其中包括一些可以靶向定位的探针。2015年以萘作为荧光团设计合成了两个具有双光子性质的次氯酸探针，能够分别定位线粒体和溶酶体。然而，迄今为止，绝大多数构建次氯酸荧光探针都属于荧光增强型。而与这种单一发射波长变化的探针相比，比率型荧光探针由于具有双波长发射特征，受环境因素影响小，响应范围宽、准确度高，且可以实现半定量分析，受到了广泛关注。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针，满足使用需求。本发明所要解决的另一技术问题是提供一种上述2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针的制备方法。本发明还要解决的一个技术问题是是提供一种上述2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针的应用。

为实现解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针，为2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮(简称BIBID)，其结构式为：

所述的2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

以天然可再生资源β-蒎烯衍生物4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯甲醛为原料，与1，3-茚满二酮进行缩合反应，得到2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮。具体制备过程为：

(1)将0.02mol的4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯甲醛，0.04～0.06mol的1，3-茚满二酮，10～20 mg叔丁醇钾，20～60mL无水乙醇依次加入100mL三口烧瓶中，回流反应1h，并用薄层色谱法跟踪反应进程；

(2)反应液冷却至室温，析出大量固体，抽滤得到橙红色固体，并用乙醇洗涤数次，干燥，得到2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮纯品。

2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮能与次氯酸进行专一性反应，在日光下溶液颜色由橙红色变成无色；在365nm紫外光下溶液的荧光颜色由橙红色变为蓝绿色，对次氯酸具有专一性和灵敏度高的特点，可作为检测次氯酸用荧光探针。

有益效果：与现有技术相比，本发明的利用天然可再生资源β-蒎烯衍生物4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯甲醛为原料制备新型的2，3-蒎二酮基咪唑型荧光探针，能与次氯酸进行专一性反应，在365nm紫外光下溶液的荧光颜色由橙红色变为蓝绿色，具有良好的专一性和灵敏度高的特点，作为检测次氯酸用荧光探针具有很好的应用前景。

附图说明

图1是BPO、TBHP、H₂O₂、ONOO^-、F^-、Cl^-、Br^-、NO₃ ^-、NO₂ ^-、HSO₃ ^-、SO₃ ^2-、SO₄ ^2-、HSO₄ ^-、HS^-、S^2-、CN^-、SCN^-、CH₃COO^-、PO₄ ^3-、HPO₄ ^2-、HCO₃ ^-、CO₃ ^2-、O^2-、MnO₄ ^2-、ClO^-等25种不同分析物对2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮的荧光光谱图的影响结果图；

图2是不同浓度的次氯酸对2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮的荧光光谱图的影响结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

2，3-蒎二酮基咪唑型化合物的制备方法为：

具体步骤如下：

2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮的制备：

将0.02mol的4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯甲醛，0.04～0.06mol的1，3-茚满二酮，10～20mg叔丁醇钾，20～60mL无水乙醇依次加入100mL三口烧瓶中，回流反应1h，并用薄层色谱法跟踪反应进程。反应液冷却至室温，析出大量固体，抽滤得到橙红色固体，并用乙醇洗涤数次，干燥，得到2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮7.52g，得率95.4％，纯度99.2％。¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ(ppm)：0.63(s，3H)，1.39(s，3H)，1.43(s，1H)，2.74-2.79(m，2H)，2.83-2.86(m，1H)，2.92(d，J＝16Hz，1H)，5.17(s，1H)，7.20(d，J＝4Hz，2H)，7.29(s，2H)，7.43(d，J＝8Hz，2H)，7.73(d，J＝8Hz，2H)，14.23(s，1H).¹³C NMR(101MHz，CDCl₃).¹³C NMR(101MHz，DMSO-d₆)δ(ppm)：189.77，149.24，140.76，139.24，138.48，126.57，125.43，121.15，118.66，56.53，42.57，40.89，33.17，29.83，26.24，25.34，21.41.HRMS(m/z)：[M+H]⁺ calculated for C₂₆H₂₂N₂O₂+H⁺，395.1754；found，395.1760。

实施例2

将2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮和BPO、TBHP、H₂O₂、ONOO^-、F^-、Cl^-、Br^-、NO₃ ^-、NO₂ ^-、HSO₃ ^-、SO₃ ^2-、SO₄ ^2-、HSO₄ ^-、HS^-、S^2-、CN^-、SCN^-、CH₃COO^-、PO₄ ^3-、HPO₄ ^2-、HCO₃ ^-、CO₃ ^2-、O^2-、MnO₄ ^2-、ClO^-等25种不同的干扰物溶于PBS/TFH(v/v＝5/5)缓冲液中，配制成浓度为1.0×10^-6M的探针溶液和浓度为1.0×10^-5M的25种不同分析物溶液，采用荧光光谱仪测定溶液的荧光光谱，结果如图1所示，表明加入次氯酸使得体系的荧光强度在365nm紫外光下溶液的荧光颜色由橙红色变为蓝绿色，而通过加入其他干扰物BPO、TBHP、H₂O₂、ONOO^-、F^-、Cl^-、Br^-、NO₃ ^-、NO₂ ^-、HSO₃ ^-、SO₃ ^2-、SO₄ ^2-、HSO₄ ^-、HS^-、S^2-、CN^-、SCN^-、CH₃COO^-、PO₄ ^3-、HPO₄ ^2-、HCO₃ ^-、CO₃ ^2-、O^2-、MnO₄ ^2-等对比观察，溶液的荧光并没有变化。说明该化合物可以作为专一性识别次氯酸的荧光探针。

实施例3

将2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮配制成浓度为1.O×10^-5M的PBS/TFH(v/v＝5/5)缓冲溶液，同样将次氯酸溶于PBS/TFH(v/v＝5/5)缓冲溶液配成浓度为0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20、22、24、26、28、30μM的溶液。采用滴定法测得不同浓度的次氯酸对2-(4-(5，5-二甲基-4，5，6，7-四氢-1H-4，6-桥亚甲基苯并[d]咪唑-2-基)苯亚甲基)-1H-茚-1，3(2H)-二酮的荧光光谱的影响，结果如图2所示，表明随着体系中次氯酸浓度的不断增加，640nm下荧光强度降低，510nm下荧光强度增强，由此说明，该化合物可以作为比率型荧光探针对次氯酸进行检测。