一种比率硫化氢化学剂量计及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种比率硫化氢化学剂量计及其制备方法和应用，比率硫化氢化学剂量计1-甲基-2-(4-硝基)苯乙烯基吡啶盐碘化1-甲基-2-(4-硝基)苯乙烯基吡啶盐，其结构式如下：

说明书

技术领域

本发明属于检测技术领域，具体涉及一种比率硫化氢化学剂量计及其制备方法以及在生理条件下检测硫化氢的应用。

背景技术

硫化氢(H₂S)是一种无色、具有典型的臭鸡蛋气味的气体，几个世纪以来，一直被认为是一种毒性的化学污染物。近些年来，大量的实验研究表明，H₂S是继NO、CO之后被发现的第三种生物体内源性产生的气体信号化合物，它在调节细胞内外氧化还原电位及其他与人类健康和疾病相关的信号过程方面发挥着重要作用。如调制血压，调解神经递质，调节炎症反应，抑制氧化应激反应等。此外，细胞内H₂S水平的改变还被认为与一些疾病有关联，如唐氏综合症，阿尔茨海默氏症疾病，糖尿病和肝硬化。因此，发展生理条件下对H₂S检测的有效方法对学术研究与临床应用是有重要意义的。

目前已发展的比率硫化氢化学剂量计大多数都是以信号强度的增大或减小作为响应信号。这种基于单一波长下光信号绝对强度变化的化学剂量计有着自身不可克服的缺点，即在定量分析时易受到多种因素的影响，如绝对浓度和分布，待测试体系的pH值、温度和极性，检测仪器的稳定性等，而使分析结果的准确度下降。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种比率硫化氢化学剂量计及其制备方法和应用，该化学剂量计结构新颖，抗其他离子干扰能力强，检测快速、准确。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种比率硫化氢化学剂量计碘化1-甲基-2-(4-硝基)苯乙烯基吡啶盐碘化1-甲基-2-(4-硝基)苯乙烯基吡啶盐，其化学结构式如下所示：

所述比率硫化氢化学剂量计碘化1-甲基-2-(4-硝基)苯乙烯基吡啶盐的制备方法，包括以下步骤：

(1)将碘化1,2-二甲基吡啶盐和4-硝基苯甲醛按一定比例加入到正丁醇溶液中；

(2)加哌嗪，在回流条件下反应，得碘化1-甲基-2-(4-硝基)苯乙烯基吡啶盐。

优选的，所述步骤(1)中碘化1,2-二甲基吡啶盐和4-硝基苯甲醛按摩尔比1:2-1:2.5；

优选的，所述步骤(1)中的4-硝基苯甲醛与正丁醇溶液的质量体积比为0.302:20-0.378:25；

优选的，所述步骤(1)中的4-硝基苯甲醛与所述步骤(2)中的哌嗪的质量比为0.378:0.025-0.302:0.01；

优选的，所述步骤(2)中回流反应时间为30-50分钟。

本发明的比率硫化氢化学剂量计的合成方程式，如下所示：

进一步的，本发明公开了上述比率硫化氢化学剂量计在生理条件下检测细胞内硫化氢中的应用。

一种检测细胞内硫化氢的方法，步骤为：

(1)将上述比率硫化氢化学剂量计溶解于二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，配成储备液储存待用；

(2)将步骤(1)中的储备液加入含有细胞组织的PBS缓冲液进行测试。

优选的，步骤(2)中所述PBS缓冲液的pH为7.4。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的比率硫化氢化学剂量计与硫化氢发生亲核加成反应，其339nm处吸光度降低，244nm处出现新的吸收峰且吸光度增强，A_244nm/A_339nm与硫化氢浓度呈良好的线性关系，具有良好的比率化学剂量计特性，实现在生理条件下对细胞内硫化氢的快速、准确检测。

(2)本发明的比率硫化氢化学剂量计对硫化氢选择性高，对其他生物活性小分子的抗干扰能力强。

(3)本发明的比率硫化氢化学剂量计合成方法简单，产率较高，适于工业化生产。

附图说明

图1是在含10μM比率硫化氢化学剂量计的PBS缓冲溶液(pH7.4)中进行的H₂S紫外滴定实验图，图中横坐标为波长，纵坐标为吸光度；

图2是A_244nm/A_339nm与H₂S浓度的线性关系图，图中横坐标为H₂S浓度，纵坐标为A_244nm/A_339nm的比值；

图3是比率硫化氢化学剂量计相对于生物体内常见活性小分子的选择性实验。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

称取0.235g碘化1,2-二甲基吡啶盐和0.310g4-硝基苯甲醛于50ml圆底烧瓶中，加入20ml正丁醇，加0.01g哌嗪，混合溶液加热至回流，反应40min。TLC检测反应完成后，冷却至室温，有大量固体析出，减压抽滤，正丁醇重结晶，得0.230g橘红色固体。产率为62.5％。

熔点测定：mp：239-242℃

红外光谱测定：TR(KBr，cm^-1)3346，2997，1635，1616，1567，1516，1457，1349

核磁共振氢谱测定：¹HNMR(400MHZ，DMSO)：δ(ppm):9.02(d,J＝6.0Hz,1H),8.60(m,2H),8.36(d,J＝8.8Hz,2H),8.16(d,J＝8.8Hz,2H),8.08(d,J＝16Hz,1H),8.03(m,1H),7.86(d,J＝16Hz,1H),4.45(s,3H)。

实施例2

称取0.2350g碘化1,2-二甲基吡啶盐和0.3875g4-硝基苯甲醛于50ml圆底烧瓶中，加入25ml正丁醇，加0.025g哌嗪，混合溶液加热至回流，反应30min。TLC检测反应完成后，冷却至室温，有大量固体析出，减压抽滤，正丁醇重结晶，得0.242g橘红色固体。产率为65.8％。

熔点测定：mp：239-242℃

红外光谱测定：TR(KBr，cm^-1)3346，2997，1635，1616，1567，1516，1457，1349

核磁共振氢谱测定：¹HNMR(400MHZ，DMSO)：δ(ppm):9.02(d,J＝6.0Hz,1H),8.60(m,2H),8.36(d,J＝8.8Hz,2H),8.16(d,J＝8.8Hz,2H),8.08(d,J＝16Hz,1H),8.03(m,1H),7.86(d,J＝16Hz,1H),4.45(s,3H)。

实施例3

称取0.2350g碘化1,2-二甲基吡啶盐和0.355g4-硝基苯甲醛于50ml圆底烧瓶中，加入22ml正丁醇，加0.018g哌嗪，混合溶液加热至回流，反应30min。TLC检测反应完成后，冷却至室温，有大量固体析出，减压抽滤，正丁醇重结晶，得0.235g橘红色固体。产率为63.9％。

熔点测定：mp：239-242℃

红外光谱测定：TR(KBr，cm^-1)3346，2997，1635，1616，1567，1516，1457，1349

核磁共振氢谱测定：¹HNMR(400MHZ，DMSO)：δ(ppm):9.02(d,J＝6.0Hz,1H),8.60(m,2H),8.36(d,J＝8.8Hz,2H),8.16(d,J＝8.8Hz,2H),8.08(d,J＝16Hz,1H),8.03(m,1H),7.86(d,J＝16Hz,1H),4.45(s,3H)。

效果实验1

取实施例1中得到的比率硫化氢化学剂量计溶解于DMF溶剂中配成储备液，吸取一定量储备液添加到PBS缓冲溶液(pH7.4)中，使比率硫化氢化学剂量计在PBS缓冲溶液中的浓度为10μM。加入不同体积的Na₂S(0.01M)水溶液，Na₂S体积分别为0，50μL，100μL，150μL，200μL，300μL，400μL，450μL，500μL，550μL，600μL，700μL，进行Na₂S紫外滴定测试，测试效果如图1所示，在Na₂S体积0～700μL(浓度为0～700μM)的范围内紫外吸收强度变化非常明显，其339nm处吸光度逐渐降低，244nm处出现新的吸收峰且吸光度逐渐增强，且A_244nm/A_339nm与H₂S浓度(0-700μM)呈良好的线性关系，如图2所示。线性回归方程为：A_244nm/A_339nm＝0.0012c(H₂S,μM)+0.1784，R²＝0.987。可说明本比率硫化氢化学剂量计具有良好的比率特征，可用于对H₂S的检测，且检测准确、快速。

效果实验2

取实施例1中得到的比率硫化氢化学剂量计溶解于DMF溶剂中配成储备液，吸取一定量储备液添加到PBS缓冲溶液(pH7.4)中，使比率硫化氢化学剂量计在PBS缓冲溶液中的浓度为10μM。分别加入无机分子K⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄^2-、NO₂^-、Cl^-，以及氨基酸及多肽小分子Glu、Pro、Leu、Cys、GSH，测定波长244nm和339nm吸光度的比值变化，测试结果如图3所示，比率硫化氢化学剂量计对H₂S选择性高，而对其他生物活性分子有较强的抗干扰能力。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。