English

• 硫化氢(H₂S)是一种剧毒、具有“臭鸡蛋”气味的环境危害气体, 其毒性是一氧化碳的5倍^[1].此外, H₂S是一种新型的具有细胞保护作用的信号分子, 与活性氧(ROS)和一氧化氮(NO)等其他活性分子一起被认为是一种关键的信号分子^[2~4].在含毫摩尔浓度H₂S的低氧环境中, 它在某些系统中起着电子供体和能源的作用; 在低浓度或低释放速率下, 具有有益的细胞保护作用, 而在高浓度或快速释放速率下, 具有明显的细胞毒性^[5], 其通过影响细胞信号传导途径和靶蛋白的硫化作用, 调节多种生理过程, 包括心血管、神经传递、免疫反应、呼吸、胃肠道、肝脏、内分泌系统和循环系统^[6~9].此外, 硫化氢的水平异常与一系列疾病有关, 包括糖尿病、高血压、中风和阿尔茨海默症等^[10~12].因此, 发展高选择性和高灵敏度检测H₂S的方法成为当前研究的热点之一.

  近年来, 很多用于H₂S检测的荧光探针被报道^[13~16], 这些探针主要利用H₂S的双亲核性而设计.目前报道的主要有对叠氮化物和硝基化合物的还原、对二硝基苯基醚的硫解、对不饱和双键的加成和对铜等过渡金属离子的配合等类型^[17~21].以分子间弱的作用力作为识别位点的金属配合物探针具有响应速度快、灵敏度高等优点, 但是对H₂S的选择性较低, 容易受到细胞中其他含硫物种的干扰^[22].利用H₂S的亲核性和还原性设计的反应型探针虽然可以实现硫化氢的高选择性识别^[23], 但是该类荧光探针也存在响应时间长(10~120 min)、对内源性硫化氢的监测灵敏度不高等缺点而难以实现H₂S的快速跟踪和实时检测^[24~27].因此, 寻找对H₂S具有更高的灵敏度、更短响应时间和分析物特异性的检测方法仍然是一项具有吸引力和挑战性的工作.

  细胞内特异性的酸碱度, 在细胞增殖、侵袭转移、凋亡、耐药性、离子转运等多种生理过程中起着至关重要的作用, 特别是对癌细胞及其微环境中pH异常的检测, 有助于研究细胞功能和病理过程, 有助于发现新的pH相关疾病的治疗方法^[28~30].因此, 设计合成一种既能识别H₂S又能检测pH的多用途荧光探针更有意义.鉴于此, 本文以光学稳定、荧光量子产率高的萘二酰亚胺为荧光团, 利用H₂S对叠氮特异性的还原能力而设计合成了一种pH调控下用于H₂S检测的基于分子内电荷转移(ICT)机制的荧光探针L, 该探针可以实现对H₂S的荧光增强响应, 并且选择性好、响应速度快.此外, 利用不同pH环境下H₂S和探针L作用荧光强度的变化, 可以对酸性环境下的pH进行检测.

  1.   结果与讨论

  1.1   荧光探针L的设计合成

  本文以4-溴-1, 8-萘二酸酐和炔丙胺为原料, 反应得到中间体3, 然后和叠氮化钠在室温下即可方便的得到荧光探针L.探针L结构经红外光谱、核磁和HRMS进行了鉴定.如图 1所示, 探针L的最大吸收峰为365 nm, 加入50倍的H₂S后, 该吸收峰强度减弱, 459 nm处出现了新的π→π^*跃迁吸收峰, 吸收峰的红移说明生成物分子内跃迁所需能量减小, 该现象可能为萘二酰亚胺和叠氮之间的分子内电荷转移(ICT)过程被消除所致^[31], 最大发射峰位于539 nm, 斯托克位移为174 nm.因此, 探针L在使用过程中受背景荧光的干扰较小.在没有H₂S的情况下, 在CH₃CN/PBS (V:V＝1:1)混合物溶剂中, 探针L呈现很微弱的荧光, 在加入30 equiv. H₂S后, 随着反应的进行, 黄绿色荧光逐渐增强, 在365 nm紫外灯照射下, 探针L可以用于H₂S的裸眼识别.另外, 探针L分子中引入炔基, 可以和烯烃等通过聚合反应得到功能化的高分子材料, 为进一步拓展荧光探针分子的设计策略提供有价值的参考.

  图 1

  

  图 1.  在CH₃CN/PBS (V:V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4)的缓冲体系中测试L、L+H₂S (200 μmol·L^－1)和L-NH₂的紫外吸收光谱(10 μmol·L^－1)和荧光光谱(1 μmol·L^－1)(λ_ex＝420 nm

  Figure 1.  UV absorption (10 μmol·L^－1) and fluorescence intensity (1 μmol·L^－1) of probe L, L+H₂S (200 μmol·L^－1) and L-NH₂ in CH₃CN/PBS buffer (V:V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4) solution (λ_ex＝420 nm)

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  图式 1

  

  图式 1.  荧光探针L的合成及对H₂S可能的识别机制

  Scheme 1.  Synthetic fluorescent probe L and proposed detection mechanism with H₂S.

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  1.2   荧光探针L的选择性和干扰

  荧光探针L的选择性作为我们所期望的最重要的特征.为了更好地研究其特异选择性, 在实验过程中, 常见阴、阳离子和氨基酸等不同被检测物的浓度(50 μmol·L^－1)为探针L浓度的50倍.如图 2和图 3所示, 探针L在539 nm处的荧光强度与未加入干扰和检测物的空白样品比较, 只有加入H₂S的体系荧光强度呈现大幅度的增强, 而其它氨基酸、无机离子对探针L的荧光强度几乎没有明显影响.因此, 探针L可以高选择性地检测H₂S.此外, 研究了探针L在100 μmol·L^－1不同干扰物存在条件下对H₂S的荧光响应.探针L对H₂S的检测几乎不受其他检测物的影响, 只有次氯酸根离子(ClO^－)加入后再加入H₂S, 荧光强度几乎没有变化, 说明ClO^－对H₂S的识别具有明显的干扰作用.其主要原因如下: (1) H₂S具有还原性, 而HClO具有强的氧化性, 在溶液中二者因发生氧化还原反应而消耗H₂S; (2)即使有微量的H₂S和L能够竞争反应得到氨基, 而氨基也容易被氧化成硝基而猝灭荧光探针的荧光.

  图 2

  

  图 2.  荧光探针L (1 μmol·L^－1)对不同物质(50 μmol·L^－1)的荧光响应(λ_ex＝420 nm)

  Figure 2.  Fluorescence responses of probe L (1 μmol·L^－1) to various substances (50 μmol·L^－1) (λ_ex＝420 nm)

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  图 3

  

  图 3.  荧光探针L (1 μμmol·L^－1)分别加入不同分析物(50 μmol·L^－1)后的荧光强度(黑色), 以及在干扰物存在条件下加入H₂S (50 μmol·L^－1)后体系的荧光强度(红色) (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

  Figure 3.  Fluorescence intensity probe L (1 μmol·L^－1) after addition of various analytes (50 μmol·L^－1) (black)and the fluorescence response to H₂S (50 μmol·L^－1) in the presence of analytes (50 μmol·L^－1)(red)(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

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  1.3   荧光探针L的响应时间

  H₂S在体内分解代谢很快, 荧光探针的响应速度是评价探针性能的一个关键因素, 因此对探针L进行了动力学研究.结果如图 4所示, 探针L (1 μmol·L^－1)的体系中加入30 equiv. H₂S后, 539 nm处的荧光强度迅速增强, 随着反应的进行, 荧光强度增加速率逐渐变小, 3 min后荧光强度基本保持不变, 结果表明探针L可以快速检测H₂S.

  图 4

  

  图 4.  荧光探针L (1 μmol·L^－1在加入H₂S (50 μmol·L^－1)后荧光强度随时间变化(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

  Figure 4.  Fluorescence intensity of probe L (1 μmol·L^－1) as a function of time after addition of H₂S (50 μmol·L^－1) (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

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  1.4   荧光探针L的pH响应

  从图 5可以看出, 荧光探针L在4≤pH≤11的范围内在539 nm处的荧光强度基本保持不变, 说明L具有很好的酸碱耐受性, 可以在广泛pH范围内应用.在30 equiv. H₂S存在条件下(如图 6所示), 在2≤pH≤6.5的范围内, 随着pH值的减小, L荧光强度逐渐减弱并呈现良好的线性关系(R²＝0.98764), 说明荧光探针L在H₂S介导下可以对酸性的微弱变化产生明显响应, 可以用于pH检测.该结果和文献报道的H₂S探针随pH变化有相似的响应关系^{[32, 33]}.因此, 选择CH₃CN/PBS (V: V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4)缓冲溶液作为H₂S识别的测试体系, 以确保测试过程中探针L的荧光强度不会受到pH微弱变化的影响.

  图 5

  

  图 5.  pH对L (1 μmol·L^－1)和L-NH₂ (0.5 μmol·L^－1)荧光强度的影响(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

  Figure 5.  Fluorescence intensity of L (1 μmol·L^－1) and L-NH₂ (0.5 μmol·L^－1) with different pH (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

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  图 6

  

  图 6.  (a) 在H₂S (30 μmol·L^－1)存在的条件下L (1 μmol·L^－1)随pH的变化光强度, 以及(b) L的荧光强度随pH值变化的线性关系(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

  Figure 6.  (a) Changes of the fluorescence spectra of L (1 μmol·L^－1) in presence of H₂S (30 μmol·L^－1) with increasing pH from 2.0 to 6.5, and (b) plot of the fluorescence intensity of L with different pH (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

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  1.5   荧光探针L对H₂S的荧光滴定

  荧光探针对待测物的定量分析是衡量其检测能力的一个重要指标.通过H₂S对探针L的荧光滴定实验, 研究了荧光探针的灵敏度和线性范围.如图 7所示, 逐渐加入20 equiv. H₂S时, 荧光探针L在539 nm处吸收强度逐渐增强, 在0~20 μmol·L^－1的范围内, 荧光强度与H₂S浓度呈线性关系(R²＝0.99823).根据检测限(LOD)计算公式: LOD＝3σ/k (其中σ为未添加H₂S时荧光探针荧光光谱变化的标准偏差, k为直线斜率), 计算得到探针L对H₂S的检测限为1.18 μmol·L^－1, 表明荧光探针分子对H₂S具有较好的检测灵敏度.

  图 7

  

  图 7.  (a) L (1 μmol·L^－1)在不同浓度的H₂S (0~25 μmol·L^－1)溶液中的荧光光谱, (b) L (10 μmol·L^－1)加入不同浓度的H₂S (1~5分别为10、20、30、50和100 μmol·L^－1)在365 nm的紫外灯照射下的照片, 以及(c) L的荧光强度在539 nm随H₂S浓度(0~25 μmol·L^－1)变化的线性关系(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

  Figure 7.  (a) Fluorescence spectra of L (1 μmol·L^－1) with different concentration of H₂S (0~25 μmol·L^－1), (b) photograph of L (10 μmol·L^－1) with different concentration of H₂S (1~5 are 10, 20, 30, 50 and 100 μmol·L^－1, respectively) under 365 nm UV-light, and (c) plot of the fluorescence intensity of L with different concentration of H₂S (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

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  1.6   理论计算

  为了研究荧光探针L对H₂S的识别机制, 使用Gaussian 09程序, 采用DFT/B3LYP/6-31G (d, p)基组进行了理论分析.优化获得能量最小的荧光探针L和L-NH₂的结构.为了进一步研究荧光探针L和L-NH₂单重激发态的前线轨道能级, 采用同样基组进行了TD-DFT计算, 得到它们的前线轨道能量和分子跃迁能.如图 8所示, 探针L被激发后, 一个电子从HOMO轨道跃迁至LUMO轨道(S1→S0, 振子强度f＝0.3279), 跃迁能为3.67 eV, 轨道贡献率为97.4%, 位于基态的叠氮基团中的电子部分被转移到萘环部分, ICT过程的π→π^*跃迁对应的吸收波长为368 nm(实验值为365 nm). L-NH₂分子中HOMO和LUMO轨道的电子云在整个荧光团上处于离域状态, 当电子从HOMO轨道跃迁至LUMO轨道时, 电子在LUMO和HOMO上未观察到明显的重新分布, S₁→S₀ (f＝0.2014)跃迁的贡献率为96.3%, 跃迁能为3.57 eV.在叠氮被H₂S还原为氨基的过程中, 和萘环相连的氮原子(N12)从缺电子(－0.014462)变成了富电子(0.009925)、L-NH₂的吸收波长红移(计算值387 nm)和萘二酰亚胺部分静电势增加都说明环的电子云密度增加, π→π^*跃迁所需能量减小, 结果表明探针L对H₂S的识别过程为ICT机制, 理论计算与实验结果一致.

  图 8

  

  图 8.  L和L-NH₂的优化分子结构和激发态前线轨道能量

  Figure 8.  Optimized structures and frontier molecular orbital energy of of L and L-NH₂ at the excited state.

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  1.7   荧光探针L的识别机理

  荧光探针L与H₂S通过还原反应将萘二酰亚胺4号位拉电子的叠氮还原为推电子的氨基, 使萘二酰亚胺基团上的电子云密度增大, 从而实现对H₂S的识别.为了验证所提出的机制, 进行了量子化学计算、红外光谱、高分辨质谱和核磁滴定分析.红外光谱显示, L在2120.0 cm^－1出现氮氮三键的特征吸收峰, 而L-NH₂红外光谱中的三键消失, 在3472.6和3357.8 cm^－1处出现一对伯胺的特征吸收峰, 说明叠氮被H₂S还原成了氨基.在L与H₂S反应混合物的高分辨质谱中, 对应L的[M+Na+H]⁺ 300.0534峰消失, 出现1个与L-NH₂(理论值: 251.0815)一致的[M+H]⁺ (251.0816)峰, 说明荧光探针L和H₂S发生还原反应得到了化合物L-NH₂.此外, 核磁滴定结果如图 9所示, 加入10 equiv.的H₂S后, ¹H NMR显示为两种化合物的混合物, 当增加H₂S的量为50 equiv.时, ¹H NMR谱仅有一种化合物的峰.和L相比, 加入H₂S后的¹H NMR谱中的H原子信号峰向高场移动, 说明拉电子的叠氮变成了推电子的氨基后, 萘环的电子云密度增加, 分子内的ICT过程消失.为了探索L在H₂S存在条件下pH的响应机制, 测试了不同pH值CH₃CN/PBS (V:V＝1:1, 20 mmol· L^－1)体系中L-NH₂在539 nm处荧光强度.如图 5所示, 在pH＜4的条件下, 荧光强度随pH值减小有微小的减弱; 在4＜pH＜12范围内, 荧光强度基本保持不变, 说明pH变化不是和L-NH₂相互作用影响荧光强度, 而是pH和H₂S的协同作用控制L-NH₂的生成影响荧光强度.

  图 9

  

  图 9.  L和H₂S的核磁滴定

  Figure 9.  ¹H NMR spectra of L with various equiv of H₂S

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  2.   结论

  本文设计合成了一种基于萘二酰亚胺的化学反应型H₂S荧光探针L.我们通过红外光谱、核磁滴定和理论计算对探针L的传感机制进行了分析.结果表明:探针L荧光团上的叠氮被H₂S还原成氨基后, 经过分子内的电荷转移(ICT)过程, 可以实现H₂S的“关-开”识别.探针L具有斯托克位移大(174 nm), 酸碱耐受性好, 对H₂S的识别具有抗干扰能力强、选择性好、响应速度快(3 min内)和检测限较低(1.18 μmol·L^－1)等优点, 同时, 探针L在过量H₂S存在下, 能够用于2≤pH≤6.5范围内pH的检测(R²＝0.98764).此外, 探针L还可以在365 nm紫外灯照射下直接用于H₂S的可视化检测.该研究工作在H₂S的检测和过量H₂S存在下对酸性环境中pH测试具有潜在的应用价值.

  3.   实验部分

  3.1   仪器与试剂

  pH值用PHS-3C型pH计测定; IR用NEXUS测定; ¹H NMR, ¹³C NMR用Varian Mercury plus-600测定; 荧光光谱用HORIBA FluoroMax-4测定; HRMS用Thermo Scientific Q Exactive测定.实验用水为二次蒸馏水, 二甲亚砜为色谱纯(J & K公司), 硫化钠(Alfa公司), 其他试剂及药品均为市售分析纯, 使用前未进行二次纯化, 实验过程中的H₂S均为Na₂S提供.

  3.2   实验方法

  3.2.1   中间体N-(2-丙炔基)-4-溴-1, 8, -萘二酰亚胺(3)的合成

  将2-丙炔胺(55 mg, 10 mmol)和4-溴-1, 8-萘二酸酐(2.77 g, 10 mmol)溶于乙二醇单甲醚(20 mL)中, 搅拌回流24 h, 冷却后, 过滤分离沉淀, 用DMF-H₂O重结晶, 得到黄色固体3^[34] 2.57 g, 产率81.8%. m.p. 230~232 ℃; ¹H NMR (600 MHz, DMSO-d₆) δ: 8.57 (dd, J＝25.8, 7.7 Hz, 2H), 8.35 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 8.22 (d, J＝7.7 Hz, 1H), 8.00 (t, J＝7.8 Hz, 1H), 4.78 (s, 2H), 3.18 (s, 1H); ¹³C NMR (151 MHz, DMSO-d₆) δ: 162.6, 162.5, 133.5, 132.4, 131.9, 131.7, 130.3, 130.1, 129.4, 128.7, 122.8, 122.1, 79.5, 73.6, 29.7. HRMS calcd for C₁₅H₉Br-NO₂ [M+H]⁺ 313.9811, found 313.9811.

  3.2.2   荧光探针N-(2-丙炔基)-4-叠氮-1, 8-萘二酰亚胺(L)的合成

  在室温下将化合物2 (314 mg, 1.0 mmol)和DMF (10 mL)的混合物搅拌30 min后, 将NaN₃ (98 mg, 1.5 mmol)小心的加入上述混合物中.将溶液在室温下搅拌过夜, 薄层色谱(TLC)检测至反应完成后, 将混合物倒入20 mL蒸馏水中, 过滤沉淀并用蒸馏水洗涤.将所得粗固体以CH₂Cl₂/CH₃OH (V/V＝100/1)作为洗脱剂, 硅胶柱色谱法纯化, 得到黄色固体化合物L 940 mg, 产率85%. m.p. 183~184 ℃; ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.59 (d, J＝7.3 Hz, 1H), 8.53 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 8.38 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 7.72~7.67 (m, 1H), 7.40 (d, J＝8.0 Hz, 1H), 4.91 (s, 2H), 2.19 (s, 1H); ¹³C NMR (151 MHz, CDCl₃) δ: 163.0, 162.6, 143.8, 132.5, 132.0, 129.1, 129.0, 126.8, 124.2, 122.1, 118.3, 114.6, 78.5, 70.6, 29.4. HRMS calcd for C₁₅H₉O₂N₄Na [M+H+Na]⁺ 300.0623, found 300.0534.

  3.2.3   N-(2-丙炔基)-4-氨基-1, 8-萘二酰亚胺(L-NH₂)的合成

  将化合物L (276 mg, 1.0 mmol)和CH₃CN/H₂O (V:V＝1:1, 30 mL)混合物均匀后, 小心加入Na₂S (780 mg, 10 mmol).在室温下搅拌反应5 h, 薄层色谱(TLC)监测至反应完成后, 将反应混合物倒入50 mL蒸馏水, 用CH₂Cl₂萃取, 无水Mg₂SO₄干燥, 粗产物用硅胶柱色谱法纯化, 以CH₂Cl₂/CH₃OH (V:V＝100:1)为洗脱剂, 得到浅黄色固体L-NH₂ 198 mg, 产率79%. m.p.＞300 ℃; ¹H NMR (600 MHz, DMSO-d₆) δ: 8.64 (d, J＝8.4, 1.2 Hz, 1H), 8.44 (d, J＝7.3, 1 Hz, 1H), 8.21 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 7.66 (d, J＝8.4, 1H), 7.53 (s, 2H), 6.86 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 4.74 (d, J＝2.5 Hz, 2H), 3.08 (t, J＝2.4 Hz, 1H); ¹³C NMR (151 MHz, DMSO-d₆) δ: 163.5, 162.4, 153.5, 134.7, 131.7, 130.2, 130.1, 124.4, 121.8, 119.8, 108.7, 107.4, 80.4, 72.8, 29.1. HRMS calcd for C₁₅H₁₀-O₂N₄ [M+H]⁺ 251.0815, found 251.0816.

  3.2.4   光谱测试

  将L溶解在CH₃CN中得到1 mmol·L^－1储备溶液, 避光保存.将相应待分析物(Ca(ClO₄)₂, Mg(ClO₄)₂, NaClO₄, KClO₄, LiCl, Al(NO₃)₃, NaF, NaCl, NaBr, NaI, NaClO_3, Na₃PO₄, Na₂CO₃, NaHCO₃, NaNO₃, NaNO₂, NaOAc, Na₂SO₄, NaCN, NaHSO₃, Na₂SO₃, NaClO, KSCN, H₂O₂, Sar, Ala, Glu, AA, Phe, GSH, Cys)溶解于蒸馏水中, 制备分析物储备溶液.按标准方法制备磷酸盐缓冲液(PBS).使用CH₃CN/PBS (V:V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4)将新鲜储备溶液稀释至所需浓度.实验过程测定H₂S时, 将荧光探针L用CH₃CN稀释成0.2 mmol·L^－1的溶液, 移取30 μL (0.2 mmol·L^－1) L溶液至比色皿, 然后加入2.970 mL CH₃CN/PBS (V:V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4)缓冲溶液以获得最终浓度为1 μmol·L^－1的测试液.然后, 将0~20 μmol·L^－1 H₂S溶液滴加到上述溶液中, 混合5 min后在室温下进行荧光光谱测定.所有检测实验均在CH₃CN/PBS (V:V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4)中进行.荧光测量的激发波长为420 nm, 激发和发射的狭缝宽度均为3 nm.

  3.2.5   pH检测

  不同pH的PBS缓冲溶液均用稀HCl溶液和稀NaOH溶液调节得到.分别向一组试管中加入H₂S (9 μL, 10 mmol·L^－1)和2.976 mL不同pH值的CH₃CN/PBS混合溶液(10 mmol·L^－1, V:V＝1:1, pH＝2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0, 9.5, 10, 11, 12, 12.6), 混合均匀后再加入L (15 μL, 0.2 mmol·L^－1), 每根试管的溶液总体积为3 mL, 荧光探针浓度为1 μmol·L^－1, 在室温下反应5 min, 测定其荧光光谱.

  3.2.6   理论计算

  采用密度泛函理论(DFT)对荧光探针分子L和L-NH₂分别进行了几何优化和量子化学计算, 并在Gaussian 09程序采用DFT/B3LYP/6-31G (d, p)基组进行了结构优化.利用含时密度泛函理论(TD-DFT), 在相同的基组下, 得到了最高占据分子轨道(HOMO)和最低未占据分子轨道(LUMO)的能级.

  辅助材料(Supporting Information)  化合物的红外光谱、高分辨质谱、核磁共振氢谱和碳谱谱图.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

  
  
• 1. [1]

     Sjaastad, O.; Bakketeig, L. S. Cephalalgia 2006, 26, 466. doi: 10.1111/j.1468-2982.2005.01044.x

  2. [2]

     Szabó, C. Nat. Rev. Drug Discovery 2007, 6, 917. doi: 10.1038/nrd2425

  3. [3]

     Kaushik, R.; Ghosh, A.; Jose D. A. Coord. Chem. Rev. 2017, 347, 141. doi: 10.1016/j.ccr.2017.07.003

  4. [4]

     周婵, 邱波, 曾毅, 陈金平, 于天君, 李嫕, 有机化学, 2017, 37, 92. http://sioc-journal.cn/Jwk_yjhx/CN/Y2017/V37/I1/92Zhou, C.; Qiu, B.; Zeng, Y.; Chen, J. P.; Yu, T. J.; Li, Y. Chin. J. Org. Chem. 2017, 37, 92(in Chinese). http://sioc-journal.cn/Jwk_yjhx/CN/Y2017/V37/I1/92

  5. [5]

     Sun, L.; Wu, Y.; Chen, J.; Zhong, J.; Zeng, F.; Wu, S. Theranostics 2019, 9, 77. doi: 10.7150/thno.30080

  6. [6]

     Abe, K.; Kimura, H. J. Neurosci. 1996, 16, 1066. doi: 10.1523/JNEUROSCI.16-03-01066.1996

  7. [7]

     Yang, G.; Wu, L.; Jiang, B.; Yang, W.; Qi, J.; Cao, K.; Zhang, S. Science 2008, 322, 587. doi: 10.1126/science.1162667

  8. [8]

     Lavu, M.; Bhushan, S.; Lefer, D. J. Clin. Sci. 2011, 120, 219. doi: 10.1042/CS20100462

  9. [9]

     de Sousa, M. C.; Vieira, R. B.; Dos Santos, D. S.; Carvalho, C. A.; Camargo, S. E.; Mancini, M. N.; de Oliveira, L. D. Arch. Oral Biol. 2015, 60, 600. doi: 10.1016/j.archoralbio.2014.09.013

  10. [10]

      Shi, W.; Pan, M.; Qiang, H.; Qiu, Q.; Huang, W.; Lin, H.; Qian, H.; Ge, L. Chem. Biol. Drug Des. 2017, 90, 167. doi: 10.1111/cbdd.12948

  11. [11]

      Li, X.; Liu, Q.; Ye, S.; Wang, S.; Li, K.; Lv, G.; Peng, Y.; Qiu, L.; Lin, J. Chem. Biol. Drug Des. 2019, 94, 1494.

  12. [12]

      Eto, K.; Asada, T.; Arima, K.; Makifuchi, T.; Kimura, H. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2002, 293, 1485. doi: 10.1016/S0006-291X(02)00422-9

  13. [13]

      Wang, H.; Yang, D.; Tan, R.; Zhou, Z. J.; Xu, R.; Zhang, J. F. Zhou, Y. Sens. Actuators, B 2017, 247, 883. doi: 10.1016/j.snb.2017.03.030

  14. [14]

      Shi, D. T.; Zhou, D.; Zang, Y.; Li J.; Chen, G. R.; James, T. D.; He, X. P.; Tian, H. Chem. Commun. 2015, 51, 3653. doi: 10.1039/C4CC09771H

  15. [15]

      Chen, S.; Ma, C.; Wang, D.-E.; Han, X.; Zhang, L.; Wang, J. Anal. Methods 2015, 7, 7646. doi: 10.1039/C5AY01624J

  16. [16]

      Feng, X.; Zhang, T.; Liu, J.-T.; Miao, J.-Y.; Zhao, B.-X. Chem. Commun. 2016, 52, 3131. doi: 10.1039/C5CC09267A

  17. [17]

      Cao, D.; Liu, Z.; Verwilst, P.; Koo, S.; Jangjili, P.; Kim, J. S.; Lin, W. Chem. Rev. 2019, 119, 10403. doi: 10.1021/acs.chemrev.9b00145

  18. [18]

      Peng, H.; Cheng, Y.; Dai, C.; King, A. L.; Predmore, B. L.; Lefer, D. J.; Wang, B. Angew. Chem., Int. Ed. 2011, 50, 9672. doi: 10.1002/anie.201104236

  19. [19]

      何平, 汤立军, 钟克利, 侯淑华, 燕小梅, 有机化学, 2017, 37, 423. http://sioc-journal.cn/Jwk_yjhx/CN/Y2017/V37/I2/423He, P.; Tang, L.-J; Zhong, K.-L.; Hou, S.-H.; Yan, X.-M. Chin. J. Org. Chem. 2017, 37, 423(in Chinese). http://sioc-journal.cn/Jwk_yjhx/CN/Y2017/V37/I2/423

  20. [20]

      Wang, H.; Wu, X.-M.; Yang, S.-X.; Tian, H.-Y.; Liu, Y.-G.; Sun, B.-G. Dyes Pigm. 2019, 160, 757. doi: 10.1016/j.dyepig.2018.09.020

  21. [21]

      Renault, K.; Renard, P.-Y.; Sabot, C. New J. Chem. 2017, 41, 10432. doi: 10.1039/C7NJ01893B

  22. [22]

      Li, H.; Feng, X.; Guo, Y.; Chen, D.; Li, R.; Ren, X. Sci. Rep. 2014, 4, 4366.

  23. [23]

      Jun, M. E.; Roy, B.; Ahn, K. H. Chem. Commun. 2011, 47, 7583. doi: 10.1039/c1cc00014d

  24. [24]

      Chen, H.; Gong, X.; Liu, X.; Li, Z.; Zhang, J.; Yang, X.-F. Sens. Actuators, B 2019, 281, 542. doi: 10.1016/j.snb.2018.10.086

  25. [25]

      Chen, Y.; Zhu, C.; Yang, Z. Chen, J.; He, Y.; Jiao, Y. Angew. Chem., Int. Ed. 2013, 52, 1688. doi: 10.1002/anie.201207701

  26. [26]

      Lippert, R.; New, E. L.; Chang, C. J. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 10078. doi: 10.1021/ja203661j

  27. [27]

      Lippert, A. R. J. Inorg. Biochem. 2014, 133, 136. doi: 10.1016/j.jinorgbio.2013.10.010

  28. [28]

      Platt, F. M. Nature. 2014, 510, 68. doi: 10.1038/nature13476

  29. [29]

      Liu, X.; Su, Y.; Tian, H.; Yang, L.; Zhang, H.; Song, X.; Foley, J. W. Anal. Chem. 2017, 89, 7038. doi: 10.1021/acs.analchem.7b00754

  30. [30]

      Xue, Z.; Zhao, H.; Liu, J.; Han, J.; Han, S. ACS Sens. 2017, 2, 436. doi: 10.1021/acssensors.7b00035

  31. [31]

      Sun, T.; Xia, L.; Huang, J.; Gu, Y.; Wang, P. Talanta 2018, 187, 295. doi: 10.1016/j.talanta.2018.05.046

  32. [32]

      范方禄, 靖金球, 陈雪梅, 有机化学, 2014, 34, 2178. doi: 10.6023/cjoc201404015Fan, F.; Jing, J.; Chen, X. Chin. J. Org. Chem. 2014, 34, 2178(in Chinese). doi: 10.6023/cjoc201404015

  33. [33]

      Peng, S.; Zhong, T.; Guo, T.; Shu, D.; Meng, D.; Liu, H.; Guo, D. New J. Chem. 2018, 42, 5185. doi: 10.1039/C7NJ04577H

  34. [34]

      Pancholi, J.; Hodson, D. J.; Jobe, K.; Rutter, G. A.; Goldup, S. M.; Watkinson, M. Chem. Sci. 2014, 5, 3528. doi: 10.1039/C4SC01249F

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  图 1  在CH₃CN/PBS (V:V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4)的缓冲体系中测试L、L+H₂S (200 μmol·L^－1)和L-NH₂的紫外吸收光谱(10 μmol·L^－1)和荧光光谱(1 μmol·L^－1)(λ_ex＝420 nm

  Figure 1  UV absorption (10 μmol·L^－1) and fluorescence intensity (1 μmol·L^－1) of probe L, L+H₂S (200 μmol·L^－1) and L-NH₂ in CH₃CN/PBS buffer (V:V＝1:1, 20 mmol·L^－1, pH＝7.4) solution (λ_ex＝420 nm)

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  图式 1  荧光探针L的合成及对H₂S可能的识别机制

  Scheme 1  Synthetic fluorescent probe L and proposed detection mechanism with H₂S.

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  图 2  荧光探针L (1 μmol·L^－1)对不同物质(50 μmol·L^－1)的荧光响应(λ_ex＝420 nm)

  Figure 2  Fluorescence responses of probe L (1 μmol·L^－1) to various substances (50 μmol·L^－1) (λ_ex＝420 nm)

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  图 3  荧光探针L (1 μμmol·L^－1)分别加入不同分析物(50 μmol·L^－1)后的荧光强度(黑色), 以及在干扰物存在条件下加入H₂S (50 μmol·L^－1)后体系的荧光强度(红色) (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

  Figure 3  Fluorescence intensity probe L (1 μmol·L^－1) after addition of various analytes (50 μmol·L^－1) (black)and the fluorescence response to H₂S (50 μmol·L^－1) in the presence of analytes (50 μmol·L^－1)(red)(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

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  图 4  荧光探针L (1 μmol·L^－1在加入H₂S (50 μmol·L^－1)后荧光强度随时间变化(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

  Figure 4  Fluorescence intensity of probe L (1 μmol·L^－1) as a function of time after addition of H₂S (50 μmol·L^－1) (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

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  图 5  pH对L (1 μmol·L^－1)和L-NH₂ (0.5 μmol·L^－1)荧光强度的影响(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

  Figure 5  Fluorescence intensity of L (1 μmol·L^－1) and L-NH₂ (0.5 μmol·L^－1) with different pH (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

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  图 6  (a) 在H₂S (30 μmol·L^－1)存在的条件下L (1 μmol·L^－1)随pH的变化光强度, 以及(b) L的荧光强度随pH值变化的线性关系(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

  Figure 6  (a) Changes of the fluorescence spectra of L (1 μmol·L^－1) in presence of H₂S (30 μmol·L^－1) with increasing pH from 2.0 to 6.5, and (b) plot of the fluorescence intensity of L with different pH (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm)

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  图 7  (a) L (1 μmol·L^－1)在不同浓度的H₂S (0~25 μmol·L^－1)溶液中的荧光光谱, (b) L (10 μmol·L^－1)加入不同浓度的H₂S (1~5分别为10、20、30、50和100 μmol·L^－1)在365 nm的紫外灯照射下的照片, 以及(c) L的荧光强度在539 nm随H₂S浓度(0~25 μmol·L^－1)变化的线性关系(λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

  Figure 7  (a) Fluorescence spectra of L (1 μmol·L^－1) with different concentration of H₂S (0~25 μmol·L^－1), (b) photograph of L (10 μmol·L^－1) with different concentration of H₂S (1~5 are 10, 20, 30, 50 and 100 μmol·L^－1, respectively) under 365 nm UV-light, and (c) plot of the fluorescence intensity of L with different concentration of H₂S (λ_ex＝420 nm, λ_em＝539 nm, t＝5 min)

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  图 8  L和L-NH₂的优化分子结构和激发态前线轨道能量

  Figure 8  Optimized structures and frontier molecular orbital energy of of L and L-NH₂ at the excited state.

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  图 9  L和H₂S的核磁滴定

  Figure 9  ¹H NMR spectra of L with various equiv of H₂S

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