一种查尔酮类荧光探针及其制备方法和在检测H2S中的应用

本发明涉及硫化氢检测，更具体地，涉及一种查尔酮类荧光探针及其制备方法和在检测h2s中的应用。

背景技术：

1、效氢硫化物(h2s)是一种无色、恶臭的有毒气体，存在于自然界以及多种生活生产过程，例如废气排放、厌氧消化和石油生产。由于其良好的溶解性，h2s很容易污染水体系，甚至破坏生物多样性。通常情况下，它会与水分子反应，转化成酸雨或含有有毒硫化物的废水。另一方面，h2s属于生物体内天然的信号分子，作为co和no之后的人体第三大信号分子，是多种生理功能的重要参与者，其中包括血管扩张、神经调节、细胞凋亡等生命活动。然而，人体内水平异常的h2s也会导致多种生理疾病，包括缺血性疾病、动脉粥样硬化、肿瘤、糖尿病和高血压等。因此，监测自然界水中h2s浓度的波动是水质检测的一个重要指标。相比电化学分析、色谱和比色法等传统方法，小分子荧光探针在灵敏度、选择性、原位成像能力等方面具有明显的优势。然而，大多数用于h2s检测的荧光探针或多或少都存在合成路线复杂、斯托克斯位移极小和适用性受限等问题。

2、现有技术公开了一种检测硫化氢的荧光探针(e)-3-(4-(2,4-二硝基苯氧基)苯乙烯基)喹啉-2(1h)-酮，的荧光探针是以3-甲基喹啉-2(1h)-酮为荧光团，2，4-二硝基醚键为识别位点，在乙腈作为溶剂的条件下，在550nm处没有紫外吸收峰，加入硫化氢后，380nm处吸收峰出现降低，在550nm处出现新峰。而加入其它阴离子，该荧光探针的紫外吸收光谱没有明显变化。在荧光光谱中，一开始没有荧光，加入hs-后，490nm处的荧光强度明显增强。在紫外灯365nm照射下，观察到加入hs-后出现荧光点亮，而其它阴离子没有变化。在其他离子存在干扰下，加入hs-后，490nm处依然出现新的吸收峰，几乎不受其他离子的干扰。该荧光探针对硫化氢具有一定的检测特异性，但是其一方面是只能定性检测，并未实现定量检测，另一方面并未改善现有荧光探针的斯托克斯位移极小的问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有用于h2s检测的荧光探针斯托克斯位移极小，适用性受限，无法实现定性定量检测的缺陷和不足，提供一种查尔酮类荧光探针，其结构能够采用荧光共振能量转移(fret)、激发态分子内质子转移(esipt)或分子内电子转移(ict)多种机理进行荧光探针骨架的构建，在水环境中硫化氢的检测具有灵敏度高，选择性好，斯塔克斯位移大，检测限低，信号增强能力强等优点。

2、本发明的另一目的是提供一种查尔酮类荧光探针的制备方法。

3、本发明的再一目的是提供一种查尔酮类荧光探针在水环境中h2s定性检测中的应用。

4、本发明的另一目的在于提供一种查尔酮类荧光探针在水环境中h2s定量检测中的应用。

5、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

6、一种查尔酮类荧光探针，其特征在于，查尔酮类荧光探针cha-n3的化学式为(e)-3-(4-偶氮苯基)-1-(2-羟基-4-甲氧基苯基)丙-2-烯-1-酮，结构式如下所示：

7、

8、其中，需要说明的是：

9、本发明的查尔酮类荧光探针的主体结构查尔酮具有esipt效应，识别基团叠氮基团具有ict效应，两者协同作用实现了查尔酮探针灵敏度高，选择性好，斯塔克斯位移大，检测限低，信号增强的优点。

10、查尔酮分子为“关-开”型荧光探针，硫化氢检测的机理为激发态分子内质子转移(esipt)耦合分子内电子转移(ict)机理。

11、查尔酮类荧光探针的结构能够采用荧光共振能量转移(fret)、激发态分子内质子转移(esipt)或分子内电子转移(ict)多种机理进行荧光探针骨架的构建，在水环境中硫化氢的检测的检测下限为122nm，灵敏度高，发射波长570nm处荧光增强可达258倍，信号增强能力强，并且的stokes位移高达140nm，斯塔克斯位移大，响应分子发橙黄色荧光，对naf,nacl,kbr,ki,nahso3,na2so4,nascn,na2co3,nahco3,nano2,na2so4,ch3coona,na2s2o3,naclo,h2o2,mgso4,cacl2,phsna,cys,hcy,gsh等均具有良好的抗离子干扰性，选择性好。

12、其中stokes位移为最大发射波长570nm减去最大激发波长430nm的差值，根据荧光数据可得出其stokes位移。

13、本发明还具体保护一种查尔酮类荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

14、将2-羟基-4-甲氧基苯乙酮、4-叠氮基苯甲醛、碱和溶剂混合，在惰性气体保护下反应4-12小时，反应结束后纯化得到查尔酮结构的荧光探针，

15、其中2-羟基-4-甲氧基苯乙酮和4-叠氮基苯甲醛的摩尔比为1：0.8～1.2；

16、2-羟基-4-甲氧基苯乙酮和碱的摩尔比为1:2～3。

17、其中，需要说明的是：

18、上述反应进程可以通过薄层色谱tlc检测反应进程。碱的用量过低则无法完全活化2-羟基-4-甲氧基苯乙酮。

19、产品纯化可以采用柱层析纯化。所述反应结束后，后处理步骤包括：反应溶液过滤获得滤液，真空旋蒸除去溶剂，进行柱层析分离纯化，得到所述的查尔酮荧光探针。

20、在具体实施方式中，所述溶剂可以为甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷或乙酸乙酯中的任意一种。

21、在具体实施方式中，所述碱可以为氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钾，三乙胺中的任意一种。

22、本发明还具体保护一种查尔酮类荧光探针在检测含硫化合物中的应用，所述含硫化合物为h2s，nahs，na2s中的一种。

23、本发明还具体保护一种查尔酮类荧光探针在水环境中h2s定性检测中的应用。

24、在具体应用中，定性检测的具体操作可以参考如下：将待测样品加入到含探针cha-n3的溶液中，混合均匀，在365nm紫外灯下观察其颜色变化，探针发出橙黄色强荧光则含有硫化氢。

25、本发明还具体保护一种查尔酮类荧光探针在水环境中h2s定量检测中的应用。

26、在具体应用中，定量检测可以参考如下具体操作：将待测样品加入到含探针cha-n3的溶液中，混合均匀，在430nm激发波长下，在发射波长450nm～700nm范围内进行荧光分光光度法的检测，荧光强度y与h2s浓度x的线性方程为：y＝13.05662*x+125.80246。

27、上述定量检测荧光强度y与h2s浓度x的线性方程的拟合程度高，r2＝0.99913。

28、采用上述方法进行定量检测，优选所述水环境中h2s的摩尔浓度范围为0～50μm。

29、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

30、本发明的查尔酮荧光探针在检测水环境中硫化氢的应用中具有信号增强能力强，发射波长570nm处荧光增强可达258倍，可以裸视进行硫化氢定性分析，检测下限为122nm，具有监测低含量硫化氢的的能力。同时多种自然水环境的硫化氢的监测表明其具有很强的抗干扰能力，cha-n3的荧光强度与硫化氢的浓度呈现良好的线性关系。