一种D-π-A-π-D型荧光探针及其制备方法与应用

本发明涉及化学及分析检测相关，尤其是涉及一种d-π-a-π-d型荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术：

1、一氧化氮(no)，作为一种重要的信号分子，在心血管、免疫、呼吸、胃肠、中枢神经系统等大量生理系统中起着重要的信号转导和调节作用。生物体内no失调会引起动脉粥样硬化、免疫紊乱、神经退行性疾病、癌症、急慢性炎症等疾病。此外，环境中过量的no会与血液中的血红蛋白浓度融合，降低血液供氧能力。其氧化产生的no2会造成肺脏和支气管炎病症，给人类健康带来严重威胁。因此，no的检测在生物医学研究、环境检测等领域具有重要的意义。目前，no的检测方法主要有电化学法、色谱分析法和比色法等，但存在检测速度慢、灵敏度较低、设备复杂、成本较高等不足。因此，研发一类具有选择性好、效果明显、低成本、响应速度快、高灵敏的新型荧光探针成为迫切要求。

2、荧光分析具有方便、直观、实时、快速的特点，no荧光探针的研究也备受关注。然而现有的荧光探针大多基于经典的荧光团开发而得(参见文献(1)至(11))，如bodipy，香豆素，荧光素，罗丹明，萘酰亚胺，尼罗红等经典染料，经典荧光团表现出较为优异的荧光性能，但是存在着易于光漂白，光稳定性的不足，使其应用仍受到较大限制。

3、具有强电子供体(donor，d)和强电子受体(acceptor，a)的d-a型大π共轭的非经典荧光团，具有高光稳定性，光物理性能可调等显著优势，然而，目前基于此策略构建d-π-a-π-d型荧光探针对no检测的报道还十分稀少。基于此，开发一种新的能用于no检测d-π-a-π-d型荧光探针对于no检测具有重要意义。

4、参考文献：

5、(1)j.am.chem.soc.2021,143,7196-7202.

6、(2)j.mater.chem.b 2018,6,4096-4103.

7、(3)anal.chem.2017,89,9620-9624.

8、(4)j.am.chem.soc.2006,128,14364-14373.

9、(5)chem.sci.2016,7,5230-5235.

10、(6)sens.actuators b chem.2021,329,129147.

11、(7)sens.actuators b chem.2023,383,133592.

12、(8)spectrochim.acta,part a,2016,169,1-6.

13、(9)anal.chem.2021,93,4391-4397.

14、(10)anal.chem.2023,95,7320-7328.

15、(11)j.mater.chem.b,2019,7,3792-3795.

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种可用于no检测荧光探针的物质，该物质可以实现对no的高灵敏、裸眼检测。

2、本发明还提出上述化合物的制备方法。

3、本发明还提出上述化合物的应用。

4、根据本发明的一个方面，提出了一种如下式i所示的化合物或其盐或溶剂合物：

5、

6、式中，r为烷基、烷氧基、芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基中的任意一种，其中，ar1为杂芳基或取代杂芳基，ar2为芳基、取代芳基、杂芳基、取代杂芳基中的任意一种。

7、根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：本发明方案的化合物或其盐或溶剂合物可作为no荧光探针使用，丰富了no荧光探针种类，解决了no荧光探针种类稀少的问题，该类物质作为no荧光探针时，灵敏度高、响应速度快且可通过紫外、荧光或比色法进行检测，无需复杂设备，使用方便且成本低廉，提供了一种高灵敏度、可裸眼检测no的荧光探针，该探针在no相关疾病诊断等领域有良好的应用前景。本发明方案化合物中引入了d-π-a-π-d型结构，克服了目前no荧光探针荧光团多集中于传统经典染料范畴的局限；本发明提供的荧光探针在no检测中具有操作简便、反应迅速、选择性好、荧光信号抗光漂白性质优异、比色和荧光/紫外多模式检测的特点。

8、在本发明的一些实施方式中，所述烷基和/或烷氧基中碳原子数独立为6～24。

9、在本发明的一些实施方式中，所述烷基为-(ch2)nch3，n＝5～23。

10、在本发明的一些实施方式中，所述烷氧基为-o(ch2)nch3，n＝5～23。

11、在本发明的一些实施方式中，所述r选自如下结构中的至少一种：

12、

13、n＝0～23。

14、在本发明的一些实施方式中，所述ar1选自如下式结构中的一种且所述ar1与相邻苯环形成稠环：

15、

16、在本发明的一些实施方式中，所述ar2选自如下式结构中的一种：

17、

18、根据本发明的另一个方面，提出了上述式i所示化合物的制备方法，包括如下步骤：

19、s1、使化合物a与化合物b反应，制得化合物c；

20、s2、使化合物c与还原剂反应，制得式i所示化合物；

21、其中，化合物a、化合物b和化合物c的结构式依次如下：

22、

23、式中，y为硼酸基团、硼酸酯基团、卤化锌基团、卤化镁基团或三烷基锡基团；x为卤素。

24、根据本发明的一种优选的实施方式的制备方法，至少具有以下有益效果：本发明方案的制备方法操作简便，原料价廉易得，易于实现批量化生产，具有良好的工业应用前景。所述化合物是通过不同结构的咔唑供体与π桥基团以及电子受体，通过ullmann反应，锂化试剂反应，以及stilling偶联反应制备而得。电子受体上具有供电子能力的邻苯二胺基团可作为高效的no识别位点，在低浓度no存在下，邻苯二胺基团便能转化为拉电子能力更强的苯并三氮唑基团，从而产生更强的分子内电荷转移过程，伴随产生探针溶液颜色和荧光的双重改变，从而达到高灵敏、裸眼检测no的目的。

25、在本发明的一些实施方式中，若含，所述硼酸基团选自1,3,2-二氧杂硼烷-2-基、4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基或5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂硼烷-2-基；若含，所述三烷基锡基团选自三甲基锡基、三乙基锡基或三丁基锡基。

26、在本发明的一些实施方式中，所述化合物a与b的反应条件为：在碱性条件i中，钯催化剂i的催化下，于有机溶剂i中反应，其中，所述有机溶剂i中无水无氧气。使用的有机溶剂i必须经过无水无氧处理。

27、在本发明的一些实施方式中，所述化合物a与b的反应时间为12～24h。

28、在本发明的一些实施方式中，所述化合物a与b的反应温度为80～130℃。

29、在本发明的一些实施方式中，所述有机溶剂i为甲苯、二氧六环或四氢呋喃。

30、在本发明的一些实施方式中，所述钯催化剂i包括四(三苯基膦)钯、醋酸钯或1,1'-双二苯基膦二茂铁二氯化钯中的至少一种。

31、在本发明的一些实施方式中，所述碱性条件i的ph为10-13；优选为通过添加碳酸强碱盐实现。

32、在本发明的一些实施方式中，所述碳酸强碱盐选自碱金属盐。如钾、钠、铯盐等。

33、在本发明的一些实施方式中，所述步骤s2中通过加入还原剂使化合物c发生还原反应，所述还原剂包括铁粉、锌粉或二氯化锡中的至少一种。

34、在本发明的一些实施方式中，所述还原反应的时间为6～12h和/或，反应温度为80-135℃。

35、在本发明的一些实施方式中，所述步骤s2在醋酸中进行在本发明的一些实施方式中，所述ar2为芳基或取代芳基，则所述化合物a的制备方法包括如下步骤：以为原料，在碱性条件ii中，钯催化剂ii的催化下，于有机溶剂ii中反应，其中，所述有机溶剂中无水无氧气，制备所述化合物a。使用的有机溶剂必须经过无水无氧处理。

36、在本发明的一些实施方式中，所述化合物a的制备条件包括：反应时间为12～24h。

37、在本发明的一些实施方式中，所述化合物a的制备条件包括：反应温度为80～130℃。

38、在本发明的一些实施方式中，所述化合物a的制备条件包括：有机溶剂为甲苯、二氧六环或四氢呋喃。

39、在本发明的一些实施方式中，所述钯催化剂包括四(三苯基膦)钯、醋酸钯或1,1'-双二苯基膦二茂铁二氯化钯中的至少一种。

40、在本发明的一些实施方式中，所述碱性条件ii的ph为7.5-9.0，优选为通过添加醋酸强碱盐实现。

41、在本发明的一些实施方式中，所述醋酸强碱盐选自碱金属盐。如钾、钠、铯盐等。

42、在本发明的一些实施方式中，所述ar2为杂芳基或取代杂芳基，则所述化合物a的制备方法包括如下步骤：以为原料，在-70～-80℃下，以四氢呋喃(thf)为溶剂，加入正丁基锂、snbu3cl，反应0.2～1h，再于室温条件下，反应10～15h，制备所述化合物a。

43、在本发明的一些实施方式中，所述ar2为杂芳基或取代杂芳基，则所述化合物a的制备方法包括如下步骤：以为原料，在-78℃下，以四氢呋喃(thf)为溶剂，加入正丁基锂、snbu3cl，反应0.5h，再于室温条件下，反应12h，制备所述化合物a。

44、根据本发明的再一个方面，提出了一种试剂盒，包含上述的化合物或其盐或溶剂合物。

45、在本发明的一些实施方式中，所述试剂盒还包括溶剂。

46、在本发明的一些实施方式中，所述试剂盒还包括一氧化氮供体。

47、根据本发明的又一个方面，提出了上述化合物或其盐或溶剂合物在制备用于检测一氧化氮试剂中的应用。

48、根据本发明的又一个方面，提出了一种样品中一氧化氮的检测方法，所述检测方法包括如下步骤：使样品与上述化合物或其盐或溶剂合物接触。

49、在本发明的一些实施方式中，所述样品为生物样品或环境样品。如生物样品可以为血液等体液。

50、该方法在no的检测研究领域具有实际的应用价值，可用于生物体内外检测、环境监测等。

51、在本发明的一些实施方式中，所述检测方法，还包括通过紫外、荧光光谱或比色法进行检测分析的步骤。

52、本发明提供的荧光探针在no检测中具有比色和荧光/紫外多模式检测的特点，可通过紫外、荧光光谱实现定性或定量检测，也可通过裸眼比色实现定性或半定量检测。

53、在本发明的一些实施方式中，所述检测方法包括在溶剂中使样品与上述化合物或其盐或溶剂合物接触，所述溶剂为二甲亚砜(dmso)和磷酸盐(pbs)缓冲液的混合物。

54、在本发明的一些实施方式中，所述溶剂中上述化合物或其盐或溶剂合物的浓度为10-7～10-2mol/l。

55、在本发明的一些实施方式中，所述接触的时间为2～25分钟。本发明方案的化合物或其盐或溶剂合物与no的反应迅速，30min内即可完成检测，检测效率高。

56、在本发明的一些实施方式中，所述检测方法检测过程中no的检测上限为100μmol/l。

57、在本发明的一些实施方式中，所述检测方法检测过程中no的检测浓度范围为0.0768～100μmol/l。

58、根据本发明的又一个方面，提出了上述化合物或其盐或溶剂合物在制备试剂中的应用，所述试剂用于诊断对象疾病或评估治疗对象疾病的疗法，所述疾病影响一氧化氮的含量。

59、如高血压相关疾病、癌症、糖尿病、心血管疾病、由病毒引起的疾病(如免疫、呼吸、胃肠、急慢性炎症等)、阳痿或神经损伤等。

60、根据本发明的又一个方面，提出了上述化合物或其盐或溶剂合物在制备试剂中的应用，所述试剂用于细胞成像。

61、根据本发明的又一个方面，提出了上述化合物或其盐或溶剂合物在制备用于评估药物的治疗效果的试剂中的应用，所述药物用于诊断对象疾病或评估治疗对象疾病的疗法，所述疾病影响一氧化氮的含量，如高血压相关疾病、癌症、糖尿病、心血管疾病、由病毒引起的疾病(如免疫、呼吸、胃肠、急慢性炎症等)、阳痿或神经损伤等。

62、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。