[发明专利]大斯托克斯位移近红外荧光探针的合成及其在检测硫化氢中的应用

说明书

本发明公开了一种具有大斯托克斯位移（223 nm）的近红外荧光探针的合成及其在检测硫化氢（H₂S）中的应用，该分子探针的化学结构式如下：。该荧光探针对H₂S具有高特异性，与生物体内的其他活性硫物质均无响应，可用于细胞等复杂生物环境中H₂S的特异性检测。在荧光团中引入给电子基团进一步增加该探针检测H₂S的斯托克斯位移（达223nm），近红外荧光发射波长达680 nm，可大幅减少生物成像应用中背景荧光的干扰。探针响应H₂S具有反应速率快、近红外发射、斯托克斯位移大等优势，适于放大合成和实际生产应用，在分析化学、生命科学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，具体涉及一种大斯托克斯位移近红外荧光探针的合成及其在检测硫化氢中的应用。该探针能用于环境中定量检测H₂S，在细胞中荧光成像内源性H₂S，且具有斯托克斯位移大、近红外荧光发射、选择性高等优势。

背景技术

硫化氢(H₂S)是除一氧化碳(CO)和一氧化氮(NO)外的第三种气体信号分子，在人的神经系统中起着重要的作用。H₂S可参与血管舒张、血管生成、细胞生长、神经调节、胰岛素信号抑制、炎症反应等生理功能。内源性H₂S主要由三种酶催化半胱氨酸和同型半胱氨酸合成:胱硫氨酸β-合成酶(CBS)、胱硫氨酸γ-裂解酶(CSE)和3-巯基丙酮酸硫转移酶(3-MST)(Chem. Commun., 2014,50, 9185-9187)。H₂S水平异常可诱发多种疾病，如糖尿病、肝硬化、阿尔茨海默病、唐氏综合征等(New J. Chem., 2020,44, 20253-20258)。有报道称，细胞内H₂S浓度是肿瘤的重要指标。因此，对生物系统中H₂S水平的监测是非常有意义的。荧光探针作为一种有效的检测手段，由于其操作简单、响应速度快、对H₂S有良好的选择性等独特优势，在可视化生物系统中的H₂S方面具有很大的发展潜力。迄今为止，人们已经开发出了多种用于检测H₂S的荧光探针，而大多H₂S荧光探针具有小的斯托克斯位移、发射波长较短等不足，这可能导致荧光的严重自吸收，并且当激发时，激发光可能对荧光信号产生干扰，这会限制了它们在生物学和医学中的应用。相较之下近红外发射(NIR)的荧光探针更适合在活体内成像应用，其光损伤小，穿透组织深，抗背景自荧光干扰能力强，因而开发具有近红外发射和大斯托克斯位移的H₂S荧光探针是迫切需要的。

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新型大斯托克斯位移近红外荧光发射H₂S荧光探针的合成以及应用，可从多种活性硫物质中单一检测H₂S。

本发明的目的还在于提供一种制备方法简单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：大斯托克斯位移近红外荧光探针的合成及其在检测硫化氢中的应用，其探针的化学结构式如下：

。

大斯托克斯位移近红外荧光探针的合成，其特征在于，所述荧光分子探针的制备方法包括以下步骤：

步骤1. 合成3-甲氧基-4-硝基苯甲醛

a. 将适量3-羟基-4-硝基苯甲醛与碘甲烷加入无水乙腈与N,N-二甲基甲酰胺（DMF）混合溶剂中，再加入适量碳酸钾室温反应24小时，过滤除去碳酸钾，旋干溶液，

b. 向旋干后的溶液中加入适量去离子水，析出白色固体，过滤旋干得到3-甲氧基-4-硝基苯甲醛；