本发明属于有机小分子荧光探针，具体来说涉及一种萘酰亚胺类甲醛荧光探针及其制备方法与应用。
背景技术：
1、甲醛是一种重要的工业原料，在化学化工、木材加工、纺织工业以及防腐等领域都有广泛的应用，其与蛋白质、dna有较强的结合能力，被广泛认为是一种强烈的致癌物质。人体内甲醛浓度过量会引发心脏病、阿尔兹海默症、癌症、糖尿病、心脏、肝脏以及各种神经性病变。因此，发展简便、低成本、高选择性、高灵敏度的甲醛检测方法非常必要。
2、目前，常见的检测甲醛的方法主要有放射性实验法、高效液相色谱法、质谱法、比色法等，但是这些传统方法都存在一些缺陷，比如，仪器设备昂贵，检测过程繁琐、耗时长，可能对检测样品造成不可修复的损坏，且不能对细胞内甲醛含量进行原位检测和成像。而利用荧光探针检测甲醛具有成本低、灵敏度和选择性高、时空分辨率高等优势，已经成为一个研发热点。
3、1,8-萘酰亚胺是一种经典的荧光染料，具有光稳定性好、斯托克斯位移大、光物理特性可调、和易于功能化等特点，基于该荧光团，人们发展了一系列甲醛荧光探针。例如：
4、cn106008342a公开了一种具有溶酶体靶向能力的1,8-萘酰亚胺类甲醛探针(na-lyso)，该探针以1,8-萘酰亚胺为荧光团，吗啉为溶酶体靶向基团，肼为甲醛识别位点，通过pet机理，在pbs(10mm，含5％ dmso)中实现了对甲醛的检测，检测体系含5％的dmso作为助溶剂，响应时间约为30min。探针荧光强度在0-100μm范围内与甲醛浓度呈现良好的线性关系，检测限约为5.02μm。该探针可用于细胞溶酶体中的甲醛检测。
5、cn111793029a公开了一种萘酰亚胺类甲醛荧光探针(na)，该探针由2-乙氧基乙醇修饰的1,8-萘酰亚胺和肼组成。该探针以1,8-萘酰亚胺为荧光团，肼为甲醛识别位点,通过pet机理，在pbs(10mm，ph 7.4)中实现了对甲醛的检测，响应时间约为32min。探针荧光强度在0-400μm范围内与甲醛浓度呈现良好的线性关系，检测限约为0.76μm。该探针可用于毛皮产品中游离甲醛的痕量检测。
6、cn109134371a公开了一种萘酰亚胺类甲醛比率探针(cds-na)，该探针由6-氨基己酸修饰的萘酰亚胺结构连接在碳点表面所组成，通过pet机理，在pbs(10mm，ph 7.4)中实现了对甲醛的比率检测，响应时间约为30min，线性检测范围为0-160μm，检测限约为0.338μm。该探针可用于水环境中和细胞内的甲醛含量检测。
7、综上可见，目前报道的萘酰亚胺类甲醛荧光探针仍存在水溶性较差、响应时间较长等问题，难以实现在纯水溶液中甲醛的快速检测。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种萘酰亚胺类甲醛荧光探针，该萘酰亚胺类甲醛荧光探针具有响应速度快、选择性高、灵敏度高的特点，能用于荧光法快速检测不同水质、食品中的甲醛含量以及活细胞中甲醛荧光成像。
2、本发明的另一目的是提供上述萘酰亚胺类甲醛荧光探针的合成方法。
3、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现的。
4、一种萘酰亚胺类甲醛荧光探针(niph)，其结构式为：
5、
6、上述萘酰亚胺类甲醛荧光探针的合成方法，包括以下步骤：
7、步骤1，将4-溴-1,8-萘二甲酸酐、2-(2-氨基乙氧基)乙醇和乙醇混合，在搅拌条件下，于80～100℃下反应2～10h，冷却至室温，减压旋蒸除去乙醇，加入二氯甲烷，水洗以去除溶于二氯甲烷的无机盐，对水洗所得有机相干燥以去除其中水分，旋干，粗产物经柱层析纯化后，真空干燥，得黄色物质为4-溴-n-(2-氨基乙氧基)乙醇-萘酰亚胺，其中，按物质的量份数计，所述4-溴-1,8-萘二甲酸酐和2-(2-氨基乙氧基)乙醇的比为(1.0～1.5)：1；
8、在所述步骤1中，所述4-溴-1,8-萘二甲酸酐的物质的量份数和所述乙醇的体积份数的比为(0.1～1.0)：1，所述物质的量份数的单位为mmol，所述体积份数的单位为ml。
9、在所述步骤1中，所述二氯甲烷的体积份数和4-溴-1,8-萘二甲酸酐的物质的量份数的比为(1.0～10.0)：1，所述物质的量份数的单位为mmol，所述体积份数的单位为ml。
10、步骤2，将所述4-溴-n-(2-氨基乙氧基)乙醇-萘酰亚胺、4-乙氧基羰基苯硼酸、水和1，4-二氧六环混合，加入碱和金属钯催化剂，在氮气或惰性气体保护下，在搅拌条件下，于80～120℃反应3～18h，冷却至室温，减压旋蒸除去水和1，4-二氧六环，加入二氯甲烷，水洗以去除溶于二氯甲烷的无机盐，对水洗所得有机相干燥以去除其中水分，旋干，粗产物经柱层析纯化后，真空干燥，得到淡黄色物质为4-(4-乙氧基羰基苯)-n-(2-氨基乙氧基)乙醇萘酰亚胺，其中，按物质的量份数计，所述4-溴-n-(2-氨基乙氧基)乙醇-萘酰亚胺和4-乙氧基羰基苯硼酸的比为(1.0～1.5)：1；
11、在所述步骤2中，所述碱为k2co3、na2co3、nahco3、cs2co3或li2co3，所述金属钯催化剂为pd(pph3)4、pd(oac)2、pdcl2、hermann’s催化剂、pdcl2(pph3)2、pd(dppf)cl2、pd2(dba)3和pd(tfa)2中的一种，按物质的量份数计，所述4-溴-n-(2-氨基乙氧基)乙醇-萘酰亚胺、碱和金属钯催化剂的比为1：(1.0～10.0)：(0.01～0.10)。
12、在所述步骤2中，所述4-溴-n-(2-氨基乙氧基)乙醇-萘酰亚胺的物质的量份数、水的体积份数和1，4-二氧六环的体积份数的比为(0.1～1.0)：(0.1～1.0)：1，所述物质的量份数的单位为mmol，所述体积份数的单位为ml。
13、在所述步骤2中，步骤2中所述二氯甲烷的体积份数和4-乙氧基羰基苯硼酸的物质的量份数的比为(10.0～20.0)：1，所述物质的量份数的单位为mmol，所述体积份数的单位为ml。
14、在上述技术方案中，对水洗所得有机相干燥的方法为：加入无水硫酸镁后过滤。
15、在上述技术方案中，柱层析纯化所采用洗脱剂为二氯甲烷和甲醇的混合物，按体积份数计，所述二氯甲烷和甲醇的比为40:1。
16、步骤3，将步骤2所得4-(4-乙氧基羰基苯)-n-(2-氨基乙氧基)乙醇萘酰亚胺、水合肼水溶液和甲醇混合，在搅拌条件下，60～120℃反应12～24h，冷却至室温，减压抽滤，滤饼用甲醇洗涤2-3次后，真空干燥，得到白色物质为所述萘酰亚胺类甲醛荧光探针，其中，按物质的量份数计，所述4-(4-乙氧基羰基苯)-n-(2-氨基乙氧基)乙醇萘酰亚胺和所述水合肼水溶液中水合肼的比为(1.0～10.0)：1。
17、在所述步骤3中，所述水合肼的物质的量份数和用于与该水合肼水溶液混合的甲醇的体积份数的比为(0.01～0.10)：1，所述物质的量份数的单位为mmol，所述体积份数的单位为ml。
18、在所述步骤3中，所述水合肼水溶液中水合肼的浓度为80wt％。
19、在上述技术方案中，所述真空干燥的温度为30～50℃，所述真空干燥的时间为12～24h。
20、上述萘酰亚胺类甲醛荧光探针在检测甲醛中的应用。
21、在上述技术方案中，检测甲醛的方法包括：调节待测液的ph至p，p＝4～8，加入萘酰亚胺类甲醛荧光探针或萘酰亚胺类甲醛荧光探针水溶液，以使待测液中萘酰亚胺类甲醛荧光探针的浓度为x mol/l，用光激发获取待测液的荧光光谱，将荧光光谱中位于波长λ处的荧光强度代入标准曲线方程中，得到待测液的甲醛浓度，其中，待测液为液体a和甲醛的混合物，获得标准曲线方程方法为：制备液体a和不同质量甲醛的混合物作为标准溶液，调节标准溶液的ph至p，加入萘酰亚胺类甲醛荧光探针或萘酰亚胺类甲醛荧光探针水溶液，以使标准溶液中萘酰亚胺类甲醛荧光探针的浓度为x mol/l，用光激发获取标准溶液的荧光光谱，将标准溶液的甲醛浓度和荧光光谱中位于波长λ处的荧光强度建立标准曲线，由标准曲线获得所述标准曲线方程。
22、在上述技术方案中，用波长为330～350nm的光激发。
23、在上述技术方案中，λ＝440～470nm。
24、在上述技术方案中，p＝4～6。
25、在上述技术方案中，x＝＝5×10-6～10×10-6。
26、上述萘酰亚胺类甲醛荧光探针应用于活细胞中甲醛荧光成像。
27、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
28、(1)由于氨基到萘酰亚胺的光诱导电子转移(pet)过程，niph水溶液仅发射微弱的荧光；当niph中的氨基与甲醛反应生成亚胺后，pet过程被阻断，荧光得以恢复。
29、
30、(2)萘酰亚胺类甲醛荧光探针以苯甲酰肼为甲醛识别基团，对甲醛响应速度快，约为3min；
31、(3)萘酰亚胺类甲醛荧光探针以2-乙氧基乙醇修饰的1,8-萘酰亚胺为荧光团，萘酰亚胺类甲醛荧光探针水溶性好，可用于100％水体系中甲醛的检测，环境友好；
32、(4)萘酰亚胺类甲醛荧光探针应用范围广，可用于不同水质、食品中甲醛含量的检测，也可用于活细胞中甲醛的荧光成像；
33、(5)本发明提供的萘酰亚胺类甲醛荧光探针与cn104792759a、cn114149369a中公开的探针在检测水质中的甲醛含量的应用相比，表现出检测迅速，误差小，检测结果更为准确的优势。
1.一种萘酰亚胺类甲醛荧光探针，其特征在于，萘酰亚胺类甲醛荧光探针的结构式为：
2.如权利要求1所述萘酰亚胺类甲醛荧光探针的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述4-溴-1,8-萘二甲酸酐的物质的量份数和所述乙醇的体积份数的比为(0.1～1.0)：1，所述物质的量份数的单位为mmol，所述体积份数的单位为ml；
4.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述二氯甲烷的体积份数和4-溴-1,8-萘二甲酸酐的物质的量份数的比为(1.0～10.0)：1；
5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，对水洗所得有机相干燥的方法为：加入无水硫酸镁后过滤；
6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述水合肼的物质的量份数和用于与该水合肼水溶液混合的甲醇的体积份数的比为(0.01～0.10)：1，所述物质的量份数的单位为mmol，所述体积份数的单位为ml；
7.如权利要求1所述萘酰亚胺类甲醛荧光探针或权利要求2所述合成方法获得的萘酰亚胺类甲醛荧光探针在检测甲醛中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，检测甲醛的方法包括：调节待测液的ph至p，p＝4～8，加入萘酰亚胺类甲醛荧光探针或萘酰亚胺类甲醛荧光探针水溶液，以使待测液中萘酰亚胺类甲醛荧光探针的浓度为x mol/l，用光激发获取待测液的荧光光谱，将荧光光谱中位于波长λ处的荧光强度代入标准曲线方程中，得到待测液的甲醛浓度，其中，待测液为液体a和甲醛的混合物，获得标准曲线方程方法为：制备液体a和不同质量甲醛的混合物作为标准溶液，调节标准溶液的ph至p，加入萘酰亚胺类甲醛荧光探针或萘酰亚胺类甲醛荧光探针水溶液，以使标准溶液中萘酰亚胺类甲醛荧光探针的浓度为x mol/l，用光激发获取标准溶液的荧光光谱，将标准溶液的甲醛浓度和荧光光谱中位于波长λ处的荧光强度建立标准曲线，由标准曲线获得所述标准曲线方程。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，用波长为330～350nm的光激发；
10.如权利要求1所述萘酰亚胺类甲醛荧光探针或权利要求2所述合成方法获得的萘酰亚胺类甲醛荧光探针应用于活细胞中甲醛荧光成像。
