本发明涉及一类用于选择性检测溶液相中单线态氧的荧光探针，具体的说，是一类在1o2存在下荧光发生增强或发光波长发生变化的荧光探针。
背景技术：
1o2是一种反应活性很高的活性氧物种(ros)，可以与多种有机分子发生化学反应，在生命科学和光催化等领域起着至关重要的作用。1o2的探测方法主要有以下几种：1270nm处1o2发光的直接探测，电子自旋共振(esr)，化学发光探针和荧光探针方法(nosakay；nosakaa.y.chemicalreviews,2017,117,11302)。其中荧光探针是有效检测1o2的重要手段，具有特异性强，重复性好，灵敏度高，还可以进行单分子荧光成像和荧光共聚焦成像。目前，检测1o2的荧光探针很多(部分结构见图1，chen,x；wang,f；hyun,j.y.；wei,t.；qiangj.；renx.；shin,i.；yoon,j.chemicalsocietyreviews,2016,45,2976)，设计原理都是将一个1o2捕获基团，如9,10-取代蒽，苯并呋喃与一个荧光团共价连接在一起，利用1o2捕获基团上的二烯烃与1o2的[2 4]环加成反应，产生荧光强度或波长的变化。绝大部分都是荧光增强型探针，即与1o2作用前，由于1o2捕获基团与荧光团之间的光致电荷转移(pet)，荧光团的荧光被猝灭，但与1o2发生环加成反应后，pet过程被阻断，荧光团的荧光恢复了，例如商品化探针singletoxygensensorgreen(sosg，结构见图1)。此类荧光探针对1o2选择性较高，缺点是有些探针本身就具有光敏性，能在光照下产生1o2而干扰检测；而且荧光素或罗丹明类的荧光团在长时间的光照下会产生明显的光漂白现象。开发一种反应灵敏且光稳定性高的荧光探针对1o2的定量检测具有重要意义。
技术实现要素：
本发明就是针对上述问题，提供了一种合成简便，可用于溶液中定量检测1o2的荧光增强型探针，此探针可以快速与1o2作用，作用后荧光明显增强。
为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案：本发明采用氟硼吡咯作为荧光母体，具有光稳定性高，荧光量子产率大且可修饰的优点。在母体上引入蒽基团作为与1o2反应的活性中心，并创新性的以炔基连接两个官能团，这样与1o2的反应前后探针分子共轭体系会发生很大变化，以实现探针分子吸收和荧光性质的协同改变，但又不会引起光敏化反应。所述的荧光探针的通式为：
通式ⅰ中，r’为蒽官能团上的取代基，一般为氢原子、甲基或苯基；r1,r2,r3,r4,r5,r6为氢原子、或c1～c12的碳链烷基、或含n、s、o原子中一种或二种以上的碳链烷基；
r1,r2,r3,r4,r5,r6中的两个或三个以上可以相同，也可以彼此均不相同。
上述通式ⅰ表示的化合物应用于检测1o2时，其实是与1o2作用，生成具有通式ⅱ结构的化合物，最后变为更稳定的具有通式ⅲ结构的化合物，后者相对于前者荧光光谱显著增强，此过程可以定量检测1o2；
通式ⅱ和通式ⅲ中，r’为蒽官能团上的取代基，一般为氢原子、甲基或苯基；r1,r2,r3,r4,r5,r6为氢原子、或c1～c12的碳链烷基、或含n、s、o原子中一种或二种以上的碳链烷基；
r1,r2,r3,r4,r5,r6中的两个或三个以上可以相同，也可以彼此均不相同。
通式ⅰ应用于定量检测1o2，其特征在于，1o2的测定包括以下工序：
(1)使具有通式ⅰ结构的化合物与光敏剂亚甲基蓝在溶液中混合，用大于650nm的光照射，检测不同光照时间下亚甲基蓝产生的1o2的量；
(2)测定由上述工序中的反应引起的探针荧光变化。
通式ⅰ所代表的化合物，由于荧光团与蒽基团之间的pet过程，本身荧光很弱。当蒽基团特异性地与1o2迅速作用后，马上生成通式ⅱ所代表的内过氧化物，进而转变为通式ⅲ所代表的过氧化物，pet过程被阻断，荧光增强。也就是说，荧光探针与被检测物种作用后荧光发生增强是荧光团本身的荧光发生了增强。同时，本发明所述荧光探针的吸收和荧光变化是由炔基所连接两个基团的共轭结构改变而形成的。具有通式ⅰ结构的化合物，由于炔基连接的蒽基团使荧光团的共轭结构增大，所以探针的吸收峰红移，又因为pet效应的存在，荧光团本身的荧光很弱，且通式ⅰ结构的化合物的电荷转移发光峰也很弱；但其与1o2作用后变为具有通式ⅲ结构的化合物，蒽基团的共轭结构被破坏，从而探针的共轭程度又降低了，从而出现体系吸收峰蓝移，又因为通式ⅲ结构的化合物不再具有pet效应而出现荧光团本身荧光增强，电荷转移发光峰减弱的现象。
本发明采用吸收和发射具有一定重叠的荧光染料氟硼吡咯作为荧光母体，在荧光母体上引入蒽官能团作为选择性与单线态氧反应的活性中心，并且创新性的以炔基连接两个基团，使与单线态氧作用前后不仅有荧光强度的改变；还利用蒽官能团与单线态氧反应前后探针分子共轭结构的改变，产生了吸收强度的比率变化。
本发明的有益效果：
这类化合物用作1o2荧光探针，在1o2存在下荧光发生显著增强，可用于1o2的动态检测。尤其是，这类化合物用作荧光探针，反应灵敏，检测区间很宽，具有光稳定性，几乎不存在光敏性，可用于溶液相中1o2的检测。
附图说明
图1背景技术中所举的已商品化的1o2荧光探针sosg结构示意图；
图2本发明提供的探针检测原理示意图；
图3实施例1中合成ba的反应方程式；
图4实施例2所采用的不同浓度比的荧光探针ba与亚甲基蓝混合溶液在650nm以上光照相同时间时530nm处荧光变化示意图；
图5实施例2所采用的不同浓度比的荧光探针ba与亚甲基蓝混合溶液在650nm以上光照相同时间时探针518/545nm吸收强度比率变化示意图；
图6实施例3所采用的荧光探针ba对1o2的选择性示意图；1、空白，2、h2o2，3、-ocl次氯酸根，4、1o2单线态氧，5、t-buooh，6、过氧化亚硝酰。
具体实施方式
实施例用于进一步说明本发明，但本发明不限于实施例。
实施例1(探针的合成)：
如图3所示，实施例所采用的探针化合物的结构用代号ba表示，合成探针化合物所用的氟硼吡咯母体用代号b表示。
ba的合成：氮气保护下，b(0.09g,0.2mmol)和a(0.085g,0.42mmol)溶于5ml无水三乙胺和10ml无水四氢呋喃的混合溶剂中，加入pd(pph3)2cl2(14mg,0.02mmol),pph3(10.5mg,0.04mmol),cui(7.6mg,0.04)后回流搅拌8小时。真空下蒸去溶剂，所得固体经硅胶柱层析纯化得目标化合物ba。
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ(ppm):8.57-8.55(d,2h),8.40(s,1h),8.01-7.99(d,2h),7.57-7.47(m,7h),7.36-7.34(m,2h),6.07(s,1h),2.91(s,3h),2.62(s,3h),1.72(s,3h),1.43(s,3h).esi-hrms):m/z,calcdfor[m h] c35h28bf2n2 :525.2308,found:525.2316.
实施例2(ba对光敏剂mb光照产生1o2的定量检测)：
于石英比色皿中加入10μmba和10μmmb空气饱和的二氯甲烷/乙腈(v/v＝1:1)混合溶液3.0ml，摇匀，然后在氙灯前加650nm的高通滤光片，功率约为0.2mw。光照一定时间后摇匀溶液，测定吸收光谱和荧光光谱，吸收及荧光强度随光照时间变化如图5所示，即为ba探针吸收及荧光强度随体系1o2产生量变化的示意图。
图5(a)表示体系吸收强度的变化，表明随1o2产生量的增加，ba吸收强度下降而baepo吸收强度上升，吸收光谱蓝移；图5(b)表示518nm/545nm吸光度比值随光照时间的线性拟合曲线，线性拟合曲线的线性回归常数为0.9991，表明探针能定量测定光敏剂光敏化产生的单线态氧的量。图4(a)表示随1o2产生量的增加，baepo荧光明显增强，但由于此荧光峰的掩盖，无法观察到ba分子电荷转移发光峰强度的下降。图4(b)表示525nm处荧光强度随光照时间线性拟合曲线，线性拟合曲线的线性回归常数为0.991，表明探针能定量测定光敏剂光敏化产生的单线态氧的量。而且比较图4(b)和图5(b)可以看出，荧光的灵敏度更高，而吸收的线性范围更宽。
实施例3(ba对1o2的选择性)：
于石英比色皿中加入10μmba空气饱和的二氯甲烷/乙腈(v/v＝1:1)混合溶液2.0ml，再加入300.0μm氧化性物质(氧化性物质包括双氧水、次氯酸根、单线态氧、过氧化叔丁醇、过氧化亚硝酰(onoo-))的乙醇溶液1.0ml，摇匀溶液,平衡1h，测定荧光光谱。加入1.0ml乙醇作为对照组。图6表示探针ba中加入氧化性化合物后体系荧光的变化，可见探针ba对1o2有专一选择性。
1.一种选择性检测溶液相中单线态氧的荧光探针，其特征在于，所述的荧光探针的结构如通式ⅰ所示：
通式ⅰ中，r’为蒽官能团上的取代基，一般为氢原子、甲基或苯基；r1,r2,r3,r4,r5,r6为氢原子、或c1～c12的碳链烷基、或含n、s、o原子中一种或二种以上的碳链烷基；
r1,r2,r3,r4,r5,r6中的两个或三个以上可以相同，也可以彼此均不相同。
2.一种权利要求1所述的荧光探针在选择性检测单线态氧中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，，将通式ⅰ所代表的探针应用于检测单线态氧时，其是与单线态氧作用，生成具有通式ⅱ结构的化合物，从而导致荧光的增强；
其中,r’，r1,r2,r3,r4,r5,r6含义与通式ⅰ相同；r’为氢原子、甲基或苯基；r1,r2,r3,r4,r5,r6为氢原子、或c1～c12的碳链烷基、或含n、s、o原子中一种或二种以上的碳链烷基；r1,r2,r3,r4,r5,r6中的两个或三个以上可以相同，也可以彼此均不相同。
4.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，所述的荧光探针与单线态氧作用后首先生成具有通式ⅱ结构的化合物，然后o-o键断裂生成具有通式ⅲ结构的化合物，荧光进一步增强；
其中,r’，r1,r2,r3,r4,r5,r6含义与通式ⅰ相同；r’为氢原子、甲基或苯基；r1,r2,r3,r4,r5,r6为氢原子、或c1～c12的碳链烷基、或含n、s、o原子中一种或二种以上的碳链；r1,r2,r3,r4,r5,r6中的两个或三个以上可以相同，也可以彼此均不相同。
5.根据权利要求2所述的荧光探针在选择性检测单线态氧中的应用，其特征在于，通式ⅰ可对溶液中产生的单线态氧进行定量检测，其荧光强度随单线态氧的发生量而改变。
技术总结