一種檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針制備與應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針制備與應(yīng)用。所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法包括：將熒光素溶于溶劑中得到熒光素溶液，加入縛酸劑，將所得的混合液充分冷卻，將丙烯酰氯溶液加入上述混合液中，室溫反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除溶劑，干燥得到丙烯?；鶡晒馑?；將丙烯酰基熒光素溶解于溶劑中，滴加水合肼溶液，反應(yīng)10h?14h，將所得的產(chǎn)物重結(jié)晶，干燥得到檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針丙烯酰氯熒光素酰。本發(fā)明的熒光探針化合物對汞離子有很好的選擇性，并且應(yīng)用于水溶液中，在環(huán)境應(yīng)用中不僅方便而且具有較好的使用效果。
【專利說明】
-種檢測末離子反應(yīng)型黃光素類黃光探針制備與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于巧光探針材料及其制備領(lǐng)域，特別設(shè)及一種檢測隸離子的反應(yīng)型巧光 素類巧光探針制備與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隸是一種極易揮發(fā)的元素，可^在±壤、海洋、大氣層中聚集。隸元素進入海洋后 無機隸轉(zhuǎn)化為有機隸，在海洋生物體中累計，經(jīng)過生物鏈最終進入人體。隸進入人體主要引 起中樞神經(jīng)系統(tǒng)損害及口腔炎，對人體危害極大。當(dāng)前，常見的隸元素檢測手段主要是原子 吸收/發(fā)射光譜法、X射線巧光光譜法、電感禪合等離子體-質(zhì)譜、核磁共振、比色法(如傳統(tǒng) 的雙硫腺法）、電化學(xué)方法(如陽極溶出伏安法、氧化還原電位法等）。運些測試手段及繁瑣 設(shè)備又昂貴。在各種離子/分子的檢測方法中，巧光探針檢測法具有便捷性好，選擇性、靈敏 度高的優(yōu)點，近年來有許多關(guān)于小分子巧光探針法檢測隸離子的報道，但是由于重金屬離 子固有的巧光巧滅性質(zhì)，使得發(fā)展高靈敏度的巧光探針具有一定的挑戰(zhàn)性。另外用于水體 環(huán)境的巧光探針，不僅要保證水溶性良好，尤其應(yīng)用于生物環(huán)境的巧光探針，不僅水溶性 好，而且還要求在正常的生理環(huán)境條件下能夠工作，有利于可見光激發(fā)而防止紫外光對細 胞造成的損失，巧光素具有獨特的巧光性能:Aex和Aem均位于可見光區(qū)便于檢測；巧光量子 產(chǎn)率高；易與一些生物分子W共價鍵或非共價鍵的形式結(jié)合形成標(biāo)記物或復(fù)合物;無毒，成 本低。因此在發(fā)展巧光探針方面具有重要應(yīng)用前景。
[0003] 中國專利201310282609.8《一種隸離子針對性檢測的新型巧光探針及其制備的方 法及其用途》，W羅丹明B和水合阱為原料合成N-氨基-羅丹明酷阱，然后和芳醒化合物反應(yīng) 得到產(chǎn)物，對隸離子具有高度選擇性識別；中國專利201510498609.0《一種檢測隸離子的巧 光探針及其制備方法》，Wl-巧甲醒與水合阱反應(yīng)得到1-巧甲醒縮水合阱，再與4-N，N-二甲 基水楊醒反應(yīng)得到產(chǎn)物，；中國專利CN201510227828.5《一種檢測隸離子的水溶性糖類巧光 分子探針、制備方法及其應(yīng)用》，探針通過引入糖類化合物增加探針?biāo)苄?，可用于水中?生物組織內(nèi)隸離子的快速定性檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探針制 備與應(yīng)用，該巧光探針在水溶液中對隸離子有很好的選擇性，在環(huán)境檢測方面具有較好的 使用效果。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探 針，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式為：
[0006]
[0007]本發(fā)明還提供了上述的一種檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探針制備與應(yīng)用方 法，其特征在于，包括：
[000引步驟1:將巧光素溶于溶劑中得到巧光素溶液，加入縛酸劑，將所得的混合液在冰 水浴-2°C~：TC中充分冷卻，將丙締酷氯溶于溶劑中得到丙締酷氯溶液，將所述的丙締酷氯 溶液加入上述混合液中，室溫反應(yīng)23h-25h，反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除部分溶劑，在40°C~ 50°C真空干燥得到丙締酷基巧光素；
[0009] 步驟2:將丙締酷基巧光素溶解于溶劑中，滴加水合阱溶液，控制溫度75°C~80°C 反應(yīng)10h-14h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑及未反應(yīng)的水合阱，將所得的產(chǎn)物重結(jié)晶，干燥得到檢測 隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探針丙締酷氯巧光素酷(ACFH)。
[0010] 優(yōu)佛他.所冰的擊驢1由的巧弁素的結(jié)娩式為；
[0011]
[0012] 1兒処処，尸/7娩日'、」巧微i T日、」微巧錄L T婉。
[0013] 優(yōu)選地，所述的步驟1中的縛酸劑為=乙胺。
[0014] 優(yōu)選地，所述的步驟1中的巧光素、縛酸劑和丙締酷氯的摩爾比為1:2~2.5:1~ 1.5。
[0015] 優(yōu)選地，所述的步驟1中的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度為20°C~30°C，真空度為IOlK化~ 105KPa，時間為0.化~化。
[0016] 優(yōu)選地，所述的步驟1中的巧光素溶液的濃度為0.45mol/L~0.5mol/L，丙締酷氯 溶液的濃度為5.5mol/L~6mol/L。
[0017] 優(yōu)選地，所述的步驟2中的水合阱溶液的質(zhì)量百分比濃度為80%。
[0018] 優(yōu)選地，所述的步驟2中的丙締酷氯巧光素與水合阱的摩爾比為1:1~1.5。
[0019] 優(yōu)選地，所述的步驟2中的溶劑為無水乙醇。
[0020] 優(yōu)選地，所述的步驟2中的重結(jié)晶采用四氨巧喃重結(jié)晶。
[0021 ]優(yōu)選地，所述的步驟2中的旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)的溫度為50°C~60°C，真空度為IOlK化~ 105KPa，時間為化~化。
[0022] 優(yōu)選地，所述的步驟1中通過用TCL點板跟蹤反應(yīng)進程。
[0023] 本發(fā)明還提供了上述的檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探針在檢測水溶液中的 隸離子中的應(yīng)用。
[0024] 本發(fā)明所述的新型巧光探針ACFH自身巧光很弱，溶于水溶液后與隸離子混合后， 產(chǎn)生強烈的巧光，在隸離子的條件下，經(jīng)過445nm可見光激發(fā)，512nm處的巧光信號顯著增 強，通過記錄巧光強度即可檢測隸離子的濃度。巧光探針ACFH在抑=7的緩沖溶液中對隸離 子可進行高選擇性檢測。所述的巧光探針的巧光強度與隸離子濃度成良好的線性關(guān)系，定 量檢測隸離子濃度的線性范圍為0.0 lnM-InM,檢測限為0.086nM。
[00巧]立:貨巧的最弁巧針的曲I么路純加下.
[0026]
[0027] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0028] (1)本發(fā)明的巧光探針化合物對隸離子有很好的選擇性，并且應(yīng)用于水溶液中，在 環(huán)境應(yīng)用中不僅方便而且具有較好的使用效果；
[0029] (2)本發(fā)明的巧光探針化合物為固體粉末，便于使用膽藏，并且合成方法簡單、收 率高、成本低，應(yīng)用前景良好。
【附圖說明】
[0030] 圖1為巧光探針加入隸離子前后的紫外變化圖譜;在圖1中，橫坐標(biāo)為紫外吸收波 長(nm)，縱坐標(biāo)為吸光度。
[0031] 圖2為巧光探針加入隸離子后巧光激發(fā)與發(fā)射圖譜;在圖2中，橫坐標(biāo)為巧光發(fā)射 波長(nm)，縱坐標(biāo)為巧光強度。
[0032] 圖3為濃度為IOiiM的探針溶液使用化itton-Robinson緩沖溶液配置了一系列不同 抑的緩沖溶液，檢測探針與離子絡(luò)合的最佳抑值，圖3中橫坐標(biāo)是抑，縱坐標(biāo)是巧光強度。
[0033] 圖4為巧光探針濃度為IOiiM在水溶液中對不同的金屬離子(Cd2\Al3\Cu2+、Co 2+、 5〇2+、化2+、化3\化2+、8曰2+、1護邪 2+、8〇選擇干擾性檢測的巧光響應(yīng)圖；在圖4中，橫坐標(biāo)為 不同的金屬離子，縱坐標(biāo)為巧光強度。
[0034] 圖5為巧光探針濃度IOiiM與鋒離子絡(luò)合比的化b-Plot曲線；橫坐標(biāo)為c[Hg2+]/c 陽g2++探針]，縱坐標(biāo)為巧光F-Fo,其中F、F〇是在445nm的巧光發(fā)射強度。
[0035] 圖6為巧光探針濃度為IOiiM在水溶液中對隸離子的巧光光譜響應(yīng)圖。在圖6中，橫 坐標(biāo)為巧光發(fā)射波長(nm)，縱坐標(biāo)為巧光強度；圖6中插圖為化濃度增加與巧光強度的趨 勢圖（激發(fā)波長在445nm)。圖6中各曲線Hg2+的濃度從低到高依次是0，10-llmol/L，2X10- iimol/L，4X l〇-iimol/L，6 X l〇-iimol/L，8X l〇-iimol/L，2 X l〇-iV)l/L，4X l〇-iV)l/L，10- 9mol/L，5Xl〇-9mol/L，l〇-8mol/L，5Xl〇-8mol/L，l〇- 7mol/L，l〇-6mol/L，5Xl〇-6mol/L，l〇- Sfliol/L，1.5 X l〇-5mol/L，2 X l〇-5mol/L。
【具體實施方式】
[0036] 下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，運些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可W對本發(fā)明作各種改動或修改，運些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
[0037] 實施例1
[0038] -種檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探針，其結(jié)構(gòu)式為：
[0039]
[0040] 上述的檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探針的制備方法為：
[0041 ] 步驟1:準(zhǔn)確稱取3.00g(9.0 X l(T3mol)巧光素粉末(結(jié)構(gòu)如式(II)所示，該巧光素 為市售產(chǎn)品）置于裝有溫度計和冷凝管的IOOmL圓底S 口燒瓶中，用量筒取20.0 mL干燥的 C2此Cb將巧光素粉末溶解得到巧光素溶液，再加3. OmU0.0 2mol)S乙胺作為反應(yīng)的縛酸 劑、磁力攬拌；為減少副反應(yīng)，將所得的混合液在-2°C~：TC冰水浴中充分冷卻，取1. OOg (l.lXl(^2mol)丙締酷氯溶于20.0mLC2出Cl2中得到丙締酷氯溶液，在30min內(nèi)將其緩慢滴 加到上述混合液中；待丙締酷氯的二氯甲燒溶液被滴加完后，撤去冰水浴，使混合液在室溫 下攬拌反應(yīng)2地，通過點薄層色譜板監(jiān)測反應(yīng)進程，通過配不同體積比的氯仿/乙醇混合液 點板比較反應(yīng)產(chǎn)物的比移值，最后選用體積比1:30的氯仿/乙醇混合液作為展開劑。結(jié)束反 應(yīng)后，在溫度為25°C、真空度為10化化的條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)化除去部分溶劑得到枯黃色混合 物。在45°C、真空度為10化化的條件下真空干燥8小時，最終得到亮黃色固體3-丙締酷基巧 光素(結(jié)構(gòu)如式(III)所示）；
[0042] 步驟2:將3-丙締酷基巧光素(0.373g，l.Ommol)溶解在20ml無水乙醇中，滴加80% 水合阱溶液(0.3ml，5.7mmol)，控制溫度在79°C加熱回流反應(yīng)12h。在溫度為55°C、真空度為 1〇化化的條件下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)化除去溶劑及未反應(yīng)的水合阱，產(chǎn)物用四氨巧喃多次重結(jié)晶，過 濾，干燥得到淡黃色的丙締酷氯巧光素酷(ACFH)，即上述的檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧 光探針。
[0043] FTIR(邸r): v = ：M18cm-i(-N出），1681cm-i(C = 0)，1614cm-i，1503cm-i，1447cm-i，（C =C)，2927cm-i (Ar-H)，1175cm-i (C-0)，1111cm-i (C-H的面內(nèi)彎曲）.I歷MR(400MHz，CDCb): 6.44(s，lH，=CH2)，6.65-8.02(m，10H，Ar-H)。
[0044] 實施例2
[0045] 利用實施例1中的檢測隸離子反應(yīng)型巧光素類巧光探針對離子進行檢測：
[0046] 如圖1所示，探針分子ACFH本身在400-500nm處沒有紫外吸收峰，探針與隸離子絡(luò) 合之后，在444nm和471nm處出現(xiàn)兩個吸收峰。
[0047] 在圖2中可W發(fā)現(xiàn)，巧光探針與隸離子絡(luò)合后巧光激發(fā)波長為445nm，巧光發(fā)射波 長為51化m。
[0048] 如圖3所示，將所得的檢測隸離子的反應(yīng)型巧光素類巧光探針溶于水溶劑中配成 IOyM的探針溶液，加入化itton-Robinson緩沖溶液配置了一系列不同（pH=2.30、2.86、 3.82、4.70、5.85、6.77、7.0、8.08、9.15、9.81、11.34)pH 的緩沖溶液，然后向探針溶液中加 入一定量IxlCT4M的隸離子，檢測不同抑條件下探針溶液巧光強度的變化(圖3)。發(fā)現(xiàn)在抑= 7的時候巧光強度最強，因此該巧光探針在水溶劑中，在抑=7時探針溶液穩(wěn)定有利于檢測。
[0049] 如圖4所示，做Hg2+對ACFH溶液的巧光滴定實驗，對常見金屬離子Cd2\Al3+、Cu 2+、 Co2+、Sn2\Ca2+、Fe3\Zn 2+、Ba2\Mg2\Pb2+、Bi+進行了巧光滴定。將巧光探針ACFH溶于在水溶 劑中，配成IOyM巧光探針溶液，分別將化Cl2、CdCl2、Al2(S〇4)3、CuS〇4、CoCl2、SnCl2、CaCl2、 FeCl3、Zn(N〇3)2、6曰(：12、]\%5〇4、口6(側(cè)3)2、81腸3溶于水溶劑中，配成10咖的化2+^(12\413\ Cu2\Co2\Sn2\Ca2\Fe3+、ai 2\Ba2\Mg2+、饑2+、Bi+金屬離子溶液，進行選擇干擾性檢測，具 體步驟為：分別將1血IOyM巧光探針溶液與1血IOiiM的Cd2+、Al3+、Cu 2+、Co2+、Sn2+、Ca2+Je3+、 2〇2+、832+、1旨2+、化2+瓜+離子溶液混合，在激發(fā)波長為44511111的條件下，檢測發(fā)射波長為 512nm的巧光強度;將ImL IOiiM巧光探針溶液與0.5mL IOiiM二價隸離子溶液混合后，再分別 與 0.5血 IOiiM 的〔(12+、413+、〇12+、仿2+、5112+、化2+、化3+、2〇2+、8曰2+、]^邑2+、饑2+、81+離子溶液混合， 在激發(fā)波長為445nm的條件下，檢測發(fā)射波長為51化m的巧光強度;實屯、柱為巧光探針ACFH 的濃度為 1〇-5m，分別對金屬離子（l〇-5M)Cd2\Al3+、Cu2+、Co 2+、Sn2+、Ca2+Je3\ai2\Ba 2+、Mg2+、 饑2+、Bi+進行了巧光滴定的巧光強度，空屯、柱為在AC即-Hgh(ICT5M)體系中分別加入金屬離 子（l〇-5M)Cd2+、Al3\Cu2+、Co2+、Sn 2\Ca2+、Fe3+、ai2+、Ba2\Mg 2+、Pb2+、Bi+進行了 巧光滴定的巧 光強度。
[0050] 探針分子ACFH(IOuM)在存在其他離子(離子濃度為（IQ-5M))時，除Hg2+外，在ACFH 溶液中加入其它金屬離子后巧光強度無明顯變化。在干擾測試中，其它離子的加入對ACFH- Hg2+絡(luò)合體系的巧光強度的影響也不是很大。說明ACFH與Hg2+能夠形成穩(wěn)定的絡(luò)合物。
[0051 ]如圖5所示，固定巧光探針和Hg2+的濃度總和為SOiiM，通過改變二者的濃度比（巧光 探針和隸離子物質(zhì)量的比依次為 10:0,9:1，8:2，7:3,6:4,5:5,4:6，3:7,2:8,1:9,0:10)得 到51化m處的巧光強度與該濃度下巧光探針自身巧光強度的差值，對離子占總濃度的比例 作圖5。通過此圖可知當(dāng)Hg2+所占比例為0.5時縱坐標(biāo)可W達到最高值，可W確定巧光探針與 Hg2+之間主要Wl: 1形式結(jié)合形成穩(wěn)定的復(fù)合物。
[0052]在水溶液中加入不同濃度隸離子，如圖6所示，配體巧光探針（1化M)在445皿激發(fā) 波長下測量巧光強度。當(dāng)向巧光探針（IOWO溶液中加入僅為ICTiiM濃度隸離子時，巧光探針 溶液在512nm左右處呈現(xiàn)巧光發(fā)射峰，隨著化離子加入濃度的增大，在512nm處巧光發(fā)射峰 強度也明顯增強。當(dāng)Hg2+離子濃度達到IOiiM時，配體巧光探針的巧光強度幾乎不再隨離子濃 度的增大而變化。
【主權(quán)項】
1. 一種檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式為：2. 權(quán)利要求1所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法，其特征在于，包 括： 步驟1:將熒光素溶于溶劑中得到熒光素溶液，加入縛酸劑，將所得的混合液在冰水浴-2°c~：rc中充分冷卻，將丙烯酰氯溶于溶劑中得到丙烯酰氯溶液，將所述的丙烯酰氯溶液 加入上述混合液中，室溫反應(yīng)23h~25h，反應(yīng)結(jié)束后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)去除部分溶劑，在40°C~50 °C真空干燥得到丙烯?；鶡晒馑?； 步驟2:將丙烯?；鶡晒馑厝芙庥谌軇┲?，滴加水合肼溶液，控制溫度75°C~80°C反應(yīng) 10h-14h，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑及未反應(yīng)的水合肼，將所得的產(chǎn)物重結(jié)晶，干燥得到檢測汞離 子反應(yīng)型熒光素類熒光探針丙烯酰氯熒光素酰。3. 如權(quán)利要求2所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法，其特征在于， 所述的步驟1中的熒光素的結(jié)構(gòu)式為：4. 如權(quán)利要求2所還的粒測末尚于反奴型災(zāi)光系突災(zāi)光採針的制爸萬'/云，共特征在于， 所述的步驟1中的縛酸劑為三乙胺。5. 如權(quán)利要求2所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法，其特征在于， 所述的步驟1中的熒光素、縛酸劑和丙烯酰氯的摩爾比為1:2~2.5:1~1.5。6. 如權(quán)利要求2所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法，其特征在于， 所述的步驟1中的熒光素溶液的濃度為〇 . 45mo 1 /L~0.5mo 1 /L，丙烯酰氯溶液的濃度為 5·5mol/L~6mol/L〇7. 如權(quán)利要求2所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法，其特征在于， 所述的步驟2中的丙烯酰氯熒光素與水合肼的摩爾比為1:1~1.5。8. 如權(quán)利要求2所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法，其特征在于， 所述的步驟2中的溶劑為無水乙醇。9. 如權(quán)利要求2所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針的制備方法，其特征在于， 所述的步驟2中的重結(jié)晶采用四氫呋喃重結(jié)晶。10.權(quán)利要求1所述的檢測汞離子反應(yīng)型熒光素類熒光探針在檢測水溶液中的汞離子 中的應(yīng)用。
【文檔編號】C09K11/06GK105924449SQ201610255178
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月22日
【發(fā)明人】光善儀, 田佳嬋, 徐洪耀
【申請人】東華大學(xué)