一種苯并吲哚方酸菁比色探針、制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)分析測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種苯并吲哚方酸菁比色探針、制備 方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵和銅是維持人體正常生理機能或組織結(jié)構(gòu)所必須的微量元素，鐵是人體血紅蛋 白、肌球蛋白和細(xì)胞色素中的重要成分。研究表明，缺鐵會引起缺鐵性貧血和再生障礙性貧 血，容易使人產(chǎn)生四肢無力和氣喘癥狀；當(dāng)機體內(nèi)的銅離子濃度超出或低于細(xì)胞所需的濃 度范圍時就會擾亂生命系統(tǒng)的正?；顒佣辜?xì)胞中毒，從而引起嚴(yán)重的銅代謝障礙疾病， 比如肝豆?fàn)詈俗冃约膊?，阿耳茨海默氏早老性癡呆病，Menkes綜合癥等。為此各國政府部 門都采取了各種有效措施來改善國民的攝鐵、攝銅的生理環(huán)境，如在人們?nèi)粘１仨毜氖雏} 或食品中添加微量鐵。然而，過多的攝入鐵或銅會在腦、腎、肝等部位聚集而引起病變，環(huán)境 中微量的銅離子污染，可以通過生物鏈作用而產(chǎn)生富集，當(dāng)人飲用或食用受銅離子污染的 水和食物，導(dǎo)致體內(nèi)銅離子含量過高時，便會引發(fā)各種不治之癥。因此，就有必要對自然 環(huán)境和生物體內(nèi)的銅離子進(jìn)行檢測。設(shè)計與合成對銅離子具有選擇性識別功能的化學(xué)傳感 器近年來備受關(guān)注，已經(jīng)成為化學(xué)科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)等領(lǐng)域的研究熱點。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，有文獻(xiàn)報道有關(guān)采用熒光化學(xué)傳感器來識別Fe3+,例如，國外的 Shinhyo Bae 等（Tetrahedron Letters, 2007, 48, 5389-5392)報道了一種通過水合餅改性 的羅丹明B類Fe3+熒光化學(xué)傳感器，雖然其選擇性比較高，但是其靈敏度不理想。國內(nèi)的彭 文豪等人（化學(xué)試劑，2009,31，427-430)報道了一種新型識別Fe 3+的熒光化學(xué)傳感器，但 是其存在合成原材料價格較高，反應(yīng)步驟多和反應(yīng)后處理復(fù)雜等問題，不利于實際應(yīng)用。中 國專利CN101261228A公開了銅離子熒光探針，其制備方法相對復(fù)雜，且只有熒光增強，并 無顏色變化，判別識別不明顯，不利于實際應(yīng)用。
[0004] 方酸菁染料是由方酸與富電子芳基化合物或胺類化合物縮合生成的1，3-二取代 衍生物，該類化合物的顯著特征是在可見光至紅外光區(qū)有狹窄而強的吸收帶和較高的量子 產(chǎn)率，這種光電特性主要來源于分子內(nèi)強烈的供體-受體-供體（donor-acceptor-donor) 間的電荷迀移作用。近年來，方酸菁類化合物以其優(yōu)異的光學(xué)性能、良好的光穩(wěn)定性備受青 睞，成為功能性染料研究的熱點之一，此外，方酸菁化合物對介質(zhì)較為敏感，在不同溶劑中， 其光學(xué)性能差別很大，并且與某些化合物作用后其自身顏色能夠發(fā)生明顯變化，是構(gòu)筑化 學(xué)傳感器的理想材料。
[0005] 綜上所述，開發(fā)一種合成方法簡單，反應(yīng)條件容易控制的，識別靈敏度較高，成本 較低的苯并吲哚方酸菁比色探針、制備方法及應(yīng)用是當(dāng)前要研究的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的Fe3+和Cu2+的識別技術(shù)中存在的問題， 提供一種合成方法簡單、反應(yīng)條件容易控制的、識別靈敏度較高、成本較低的苯并吲哚方酸 菁比色探針、制備方法及應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種苯并吲哚方酸菁比色探針，該 比色探針為2, 3, 3-三甲基-4, 5-苯并吲哚方酸菁，結(jié)構(gòu)式如下：
[0011] 該制備方法具有如下步驟：
[0012] (1)將2, 3, 3-三甲基-4, 5苯并吲哚與方酸按照摩爾比2 :1混合加入三口燒瓶， 加入溶劑，連接冷凝回流管和斯托克分水器，通氮氣，105-115Γ下加熱回流攪拌6-8h，溶液 由深褐色變?yōu)樯罹G色，反應(yīng)中生成的水用分水器分出；
[0013] (2)反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，待溶液冷卻至室溫后，用石油醚洗出瓶內(nèi)部分固體， 將所得溶液旋蒸后去除溶劑，再用石油醚洗滌兩次，所得產(chǎn)物放入烘箱烘干，得到墨綠色粉 末；
[0014] (3)將⑵所得墨綠色粉末以石油醚和乙醇混合溶劑（體積比ν5Μ:ν&#=8 :1) 作為洗脫劑，利用柱層析進(jìn)行分離提純后，得最終苯并吲哚方酸菁產(chǎn)品。
[0015] 進(jìn)一步，所述步驟（1)中的溶劑為甲苯與正丁醇混合溶劑，優(yōu)選地，所述甲苯與正 丁醇混合溶劑的體積比為1:5。
[0016] 本發(fā)明所述的苯并吲哚方酸菁比色探針在識別Fe3+和Cu2+中的應(yīng)用。
[0017] 本發(fā)明所述的比色探針的有益效果如下：
[0018] (1)本發(fā)明的苯并吲哚方酸菁化合物合成方法較為簡單，反應(yīng)條件容易控制，通過 簡單的處理就能夠得到純的產(chǎn)物，得到的方酸菁化合物具有優(yōu)良的光學(xué)性能和光穩(wěn)定性；
[0019] ⑵本發(fā)明的苯并吲哚方酸菁化合物在對Fe3+和Cu 2+識別過程中，除了吸收光譜 有變化之外，顏色也發(fā)生了變化，特征明顯，可廣泛用于檢測植物、人體細(xì)胞及環(huán)境污水中 的 Fe3+和 Cu 2+。
[0020] (3)本發(fā)明可以通過加入EDTA，考察其對識別探針的影響，發(fā)明一種開關(guān)式的鐵 離子和銅離子傳感器。
[0021] (4)本發(fā)明可以通過加入其他離子，考察苯并吲哚方酸菁化合物-Fe'苯并吲哚 方酸菁化合物-Cu 2+對其他金屬離子不受任何干擾，這種特征顯示了 Fe' Cu2+誘發(fā)的熒光 效應(yīng)可以與多離子共存，這也進(jìn)一步證明了苯并吲哚方酸菁化合物對Fe3+和Cu 2+有良好的 選擇性。
【附圖說明】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明；
[0023] 圖1為實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與不同濃度鐵離子作用后的吸收光譜 圖；
[0024] 圖2為加入EDTA后，實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與鐵離子的可逆作用 圖；
[0025] 圖3為實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與不同濃度銅離子作用后的吸收光譜 圖；
[0026] 圖4為加入EDTA后，實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與銅離子的可逆作用 圖；
[0027] 圖5為其它金屬離子對苯并吲哚方酸菁化合物-Fe3+的干擾圖；
[0028] 圖6為其它金屬離子對苯并吲哚方酸菁化合物-Cu2+的干擾圖。
【具體實施方式】
[0029] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例和應(yīng)用例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但 本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于以下的實施例和應(yīng)用例。
[0030] 實施例1
[0031] 稱取I. 65g的2, 3, 3-三甲基-4, 5苯并吲哚（約0· 0081mol)和0· 45g (約 0. 00405mol)方酸加入250mL三口燒瓶中，加入15ml甲苯與75ml正丁醇，連接冷凝回流管 和斯托克分水器，通氮氣，ll〇°C下加熱回流攪拌8個小時，溶液由深褐色變?yōu)樯罹G色，反應(yīng) 中生成的水用分水器分出。反應(yīng)結(jié)束后，停止加熱，待溶液冷卻至室溫后，用石油醚洗出瓶 內(nèi)部分固體。將所得溶液旋蒸后去除溶劑，再用石油醚洗滌兩次，所得產(chǎn)物放入烘箱烘干， 得到墨綠色粉末。將所得墨綠色粉末以石油醚和乙醇混合溶劑（體積比V wm :V = 8:1) 作為洗脫劑，利用柱層析進(jìn)行分離提純后，得最終苯并吲哚方酸菁產(chǎn)品。
[0032] 實施例2
[0033] 稱取I. IOg的2, 3, 3-三