一种可同时用于银离子和三价铬离子检测的比率型荧光探针及其制备方法与应用与流程

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一种可同时用于银离子和三价铬离子检测的比率型荧光探针及其制备方法与应用与制造工艺

本发明涉及一种荧光探针化合物,特别是涉及一种可同时用于银离子和三价铬离子检测的比率型荧光探针及其制备方法与应用,属于分析检测技术领域。



背景技术:

过渡金属和重金属广泛存在于自然界中,对维持生态平衡具有非常重要的意义。铬是人体必需的微量元素之一,对人体正常发育和调节血糖起重要作用,当人体缺乏铬时,会出现糖代谢失调,严重者会患有糖尿病、尿毒症等疾病;相反,如果人体摄入铬量过高的话,则会引起肾脏、肝脏以及神经系统的病变;在工业上,铬可以镀在金属上用于金属的防锈;同时,铬还可以用来生产重铬酸钠,进而制取其他铬化合物,用于颜料、纺织、电镀、制革等行业。这些行业中大量废水、废气的排放使铬以离子形式进入自然界中,对生态环境和人的健康造成了很大的威胁。同时,银离子作为电子电器材料、感光材料和化学化工材料在工业上得到了广泛的应用,随之而来的是银离子污染;银作为重金属,具有生物累积作用,人体摄入过多,会使体内带巯基的酶失活进而影响人体的新陈代谢。实际上,在工业废水、废气和生理环境中往往是包括银离子和铬离子等在内的多种金属离子同时存在,因此能够同时快速、准确的检测环境中的超标的银离子和三价铬离子具有重要意义。

目前,国内外对银离子和三价铬离子的检测进行了大量的研究,常用的银离子和三价铬离子的检测方法主要有电化学分析法、比色法和荧光法。电化学分析法用于检测银离子(例如专利CN 103630585 A)主要是利用基于原位生长的AgBr纳米粒子能够显著增强ZnO纳米棒阵列的光电化学传感敏感度,通过光电流-时间的方法来检测不同浓度的银离子;但是电化学方法的易受样品中存在的其他还原性或氧化性物质的干扰,因此检测的准确性难以保证。比色法用于检测三价铬离子(例如发表论文J.Chin.Chem.Soc.2014,61,1395-1399),制备了表面修饰有乙二胺四乙酸的金纳米粒子,当在三价铬离子的作用下,金纳米粒子会发生聚集,溶液的表面等离子体吸收发生变化,同时溶液的颜色由红色变为紫色,从而实现了对三价铬离子的检测;但是比色法对样品的纯度要求较高,受干扰较严重。荧光法在分析检测上具有合成简单、灵敏度高、专一性好、识别响应性快等优点,适合对金属离子的分析检测。然而目前常规的荧光法检测银离子和三价铬离子主要是荧光增强型和荧光淬灭型。这些方法易受干扰(例如样品浓度、样品中存在的荧光增强杂质或淬灭剂等),因此难以保障检测的准确性。例如,荧光增强型检测三价铬离子的方法(例如发表论文Tetrahedron Letters 2014,55,351-353),合成了一种在联萘酚的2号位上连有萘二甲酰亚胺衍生物的荧光探针;该探针因为光致电子转移而在491nm处发弱荧光,加入三价铬离子后,切断光致电子转移,使其在498nm处荧光得到大大增强,从而实现了对三价铬离子的荧光增强型的检测。荧光淬灭型检测三价铬离子的方法(例如专利CN 104610228 A),合成了2-(1-(吡啶-2-基甲氧基)吡喃-2-基)1H菲并[9,10-D]唑这种荧光探针;该探针在434nm处发强荧光,加入三价铬离子,荧光强度显著减弱,从而实现了对三价铬离子的荧光淬灭型检测。此外,具有多用途的且能够同时实现多种金属离子的响应识别功能的探针在实际应用中具有重要的意义,目前为止,能够同时检测银离子和三价铬离子的荧光检测体系还没有报道。

由上可见,本领域急需一种抗干扰能力强、灵敏度高、可同时识别银离子和三价铬离子的分析检测方法。



技术实现要素:

本发明所要解决的技术问题是提供一种可同时用于银离子和三价铬离子检测的比率型荧光探针及其制备方法与应用,本发明以两个芘环为荧光基团,三唑和氧原子为识别基团;通过银离子和三价铬离子与识别基团不同的结合方式,形成两种不同立体结构的络合物,从而实现对银离子和三价铬离子不同响应的比率型荧光检测探针。

本发明目的通过如下技术方案实现。

一种可同时用于银离子和三价铬离子检测的比率型荧光探针,该荧光探针为(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸),结构式如下:

制备以上所述的一种可同时用于银离子和三价铬离子检测的比率型荧光探针的方法,包含以下步骤:

1)将1-芘甲酸-1-丙炔酯和1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷溶于四氢呋喃中;

2)加入五水合硫酸铜和抗坏血酸钠水溶液,反应温度为室温,反应20-24小时;

3)旋转蒸发除去四氢呋喃后,用乙酸乙酯/去离子水进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水洗涤,干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化,得到固体荧光探针,即(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸)。

优选的,步骤1)所述1-芘甲酸-1-丙炔酯的制备方法如下:将1-芘甲酸溶于N,N-二甲基甲酰胺中,加入3-溴丙炔和碳酸钾,控制反应温度在80-105℃,搅拌反应5-7小时;冷却至室温,加入去离子水,然后用乙酸乙酯进行萃取;收集有机相,将有机相用盐水洗涤,用无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化,得到固体1-芘甲酸-1-丙炔酯。

进一步优选的,所述1-芘甲酸与3-溴丙炔的摩尔比为1:1.5-1:2.5;所述1-芘甲酸与碳酸钾的摩尔比为1:(1.5-3.5);每mmol 1-芘甲酸加入N,N-二甲基甲酰胺1-2.5mL。

进一步优选的,所述的盐水为质量百分浓度5%的氯化钠溶液。

优选的,步骤1)所述1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷的制备方法如下:将三甘醇放在真空干燥箱中95-120℃干燥2-3小时,然后溶于二氯甲烷中,加入三乙胺和4-二甲基氨基吡啶,冰浴条件下加入对甲基苯磺酰氯,搅拌0.5-1.5小时,撤除冰浴,在室温下继续反应3-8小时;加入去离子水,进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水洗涤,用无水硫酸钠干燥,过滤,旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化,得到固体1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷;将1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷溶于N,N-二甲基甲酰胺中,加入叠氮化钠,控制反应温度在80-105℃,搅拌反应4-6小时,之后常温反应15-24小时,再加入去离子水然后用乙酸乙酯进行萃取;收集有机相,将有机相用盐水洗涤,用无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化,得到固体1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷。

进一步优选的,每mmol三甘醇加入二氯甲烷15-20mL;所述三甘醇与三乙胺的摩尔比为1:1-1:1.2;所述三甘醇与4-二甲基氨基吡啶的摩尔比为1:3-1:4.2;所述三甘醇与对甲基苯磺酰氯的摩尔比为1:2.8-1:5;每mmol 1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷加入N,N-二甲基甲酰胺10-15mL;所述1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷与叠氮化钠的摩尔比为1:2-1:3。

进一步优选的,所述的盐水为质量百分浓度5%的氯化钠溶液。

优选的,步骤1)中,每mmol 1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷加入四氢呋喃10-25mL;所述1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷与1-芘甲酸-1-丙炔酯的摩尔比为1:2.5-1:3。

优选的,步骤2)所述五水合硫酸铜与抗坏血酸钠的摩尔比为1:2-1:3.2;所述五水合硫酸铜与1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷的摩尔比为1:10-1:22。

优选的,步骤3)所述的干燥为用无水硫酸钠进行干燥;所述的盐水为质量百分浓度为5%-10%的氯化钠溶液。

以上所述的比率型荧光探针应用于同时识别银离子和三价铬离子的检测中。

本发明所得产物荧光探针(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸),分子式为C46H36N6O6,分子量为768.3。该荧光探针为红褐色固体,微溶于水,易溶于二甲基亚砜等有机溶剂;该化合物光稳定性较好,无毒,具有良好的生物相容性。该探针化合物的结构是由三甘醇连接的芘环对称结构,其中两个芘环为荧光基团,两个三唑以及氧原子为识别基团;两个芘环通过π-π堆积形成激基缔合物,在345nm波长的激发光激发下,在515nm左右处有一个较强的激基缔合物的黄绿色荧光。当加入银离子后,识别基团(三唑)与银离子络合,使两个芘单元的距离增大,激基缔合物的量减少,激基缔合物的荧光也相应减弱;而芘单体的数量增加,其相应的蓝色荧光逐渐增强;当体系中加入三价铬离子后,识别基团(三唑和氧原子)与三价铬离子结合形成以三价铬离子为中心的激基缔合物结构,体系在345nm波长的激发光照射下,发生分子内能量转移,使得芘的激基缔合物的能量转移到三价铬离子上,淬灭了激基缔合物在515nm处的荧光。因此,本发明所涉及的荧光探针可以与银离子和三价铬离子形成不同的络合物,通过不同的相互作用,可分别实现对银离子和三价铬离子的比率型荧光检测,有望用于生化学、生物、环境等样品中银离子和三价铬离子的定量分析。

相对于现有的技术,本发明具有如下优点与技术效果:

(1)本发明合成的探针化合物的结构是由三甘醇连接的两个芘单元对称结构,其中两个芘环作为荧光基团,两个三唑以及氧原子作为不同的识别基团;两个芘环通过π-π堆积作用形成激基缔合物,通过荧光基团芘单体立体结构的变化,体系可发射单体荧光和激基态荧光,从而可用于比率型荧光检测。

(2)本发明合成的荧光探针,在345nm激发光激发下,在420nm处有一个较弱的芘单体荧光,在515nm左右有一个较强的激基缔合物的黄绿色荧光。当加入银离子后,识别基团(三唑)与银离子结合,破坏了芘的激基缔合物结构,体系在515nm处的荧光逐渐减弱;而芘单元的数量增加,使得体系在420nm处的蓝色荧光增强,从而对银离子进行比率型荧光检测;当三价铬离子存在时,铬离子与三唑和氧原子形成络合物,其在345nm的激发光激发下,体系内发生能量转移,淬灭了激基缔合物在515nm处的荧光,而420nm处芘单体的荧光保持不变。将单体荧光和激基缔合物的荧光强度的比值作为检测信号,从而实现对三价铬离子的比率型荧光检测。本体系检测识别事件无关的外部因素对两者的荧光信号强度的影响是一致的,所以外部事物很难影响到两种荧光强度的比率,这种模式可极大地降低外部因素的影响,提高检测精度和准确性。

(3)本发明合成的荧光探针通过不同的识别基团与银离子和三价铬离子之间的相互作用,形成具有不同立体结构的络合体系,利用芘单元特殊的荧光发射机理,可分别实现对银离子和三价铬离子的比率型荧光检测;且本发明所述的荧光探针可在手提式紫外灯照射下肉眼分辨对银离子和三价铬离子的不同响应;本发明所涉及的检测体系较传统的只检测银离子或只检测三价铬离子的方法省时省力。

附图说明

图1为本发明荧光探针的合成路线图。

图2为实施例1中1-芘甲酸-1-丙炔酯的核磁共振氢谱图。

图3为实施例1中(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸)的核磁共振氢谱图。

图4为本发明中的荧光探针与银离子和三价铬离子络合形成的不同络合物的结构图。

图5为本发明中的荧光探针在Tris缓冲液中在银离子和三价铬离子以及其他金属离子存在时的荧光光谱图。

图6为本发明中的荧光探针在Tris缓冲液中在银离子和三价铬离子存在时在420nm和515nm处的荧光强度比率变化图。

图7为本发明中的荧光探针在Tris缓冲液中分别加入银离子和三价铬离子后,在手提式紫外灯照射(365nm)下的荧光照片。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明的具体实施作进一步的说明,但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。

实施例1:荧光探针的制备工艺流程1

1)取186mg 1-芘甲酸(0.75mmol)溶于0.75mL N,N-二甲基甲酰胺中,加入132mg 3-溴丙炔(1.125mmol)和154mg碳酸钾(1.125mmol),控制反应温度在80℃,搅拌反应5小时;冷却至室温,加20mL去离子水,用100mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,有机相用盐水(50g/L)洗涤,用100mg无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:石油醚/二氯甲烷,V/V=4:1)得到白色固体1-芘甲酸-1-丙炔酯(产率为93.0%);通过核磁共振对产物进行表征1H NMR(CDCl3,600MHz,δppm):9.28-9.30(d,1H),8.65-8.70(d,1H),8.23-8.28(q,3H),8.15-8.19(t,2H),8.04-8.09(q,2H),5.11-5.13(d,2H),2.58-2.60(t,1H)。其中9.28ppm,8.65ppm,8.23ppm,8.15ppm,8.04ppm代表芘环上的质子的特征峰,5.11ppm代表了亚甲基上质子的特征峰,2.58ppm代表了炔基上的质子的特征峰。通过核磁的分析可以确定所合成的产物为目标中间体。核磁共振氢谱图如图2所示。

2)取434mg三甘醇(2.9mmol)在95℃烘箱中干燥2个小时,溶于43.5mL二氯甲烷中,加入1.06g 4-二甲基氨基吡啶(8.7mmol)和400μL三乙胺(2.9mmol),冰浴条件下加入1.55g对甲基苯磺酰氯(8.1mmol),搅拌0.5个小时,撤除冰浴,在室温下反应3小时;加入15mL去离子水,进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水(50g/L)洗涤,加入100mg无水硫酸钠干燥,过滤,旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:二氯甲烷/甲醇,V/V=9:1),得到固体1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷(产率为90.1%)。

取426mg 1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷(1.0mmol)溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺中,加130mg叠氮化钠(2mmol),控制反应温度在80℃,搅拌反应4小时,之后常温反应15小时;加入20mL去离子水,用100mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,有机相用盐水(50g/L)洗涤,用100mg无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为石油醚/乙酸乙酯,V/V=1:2),得到产物1,2-双(2-叠氮乙氧基)乙烷(产率为78.0%)。

3)取23mg 1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷(0.115mmol)溶于1.15mL四氢呋喃中,加入81mg 1-芘甲酸-1-丙炔酯(0.288mmol),搅拌30分钟,然后滴加0.4mL五水合硫酸铜溶液(28.7mM)和0.4mL抗坏血酸钠溶液(57mM),在室温下反应20小时;旋转蒸发除去四氢呋喃后,加20mL去离子水,用100mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水(50g/L)洗涤,干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:二氯甲烷/甲醇,V/V=9:1),得到固体(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸)(产率89.4%);通过核磁共振氢谱对产物进行表征(如图3所示),1H NMR(CDCl3,600MHz,δppm):9.15(d,J=9.4Hz,2H),8.51(d,J=8.1Hz,2H),8.18–7.89(m,17H),5.60(s,4H),4.45(t,J=5.0Hz,4H),3.71(t,J=5.0Hz,4H),3.44(s,4H)。通过核磁的分析可以确定所合成的产物为荧光探针,合成路线如图1所示。

实施例2:荧光探针的制备工艺流程2

1)取93mg 1-芘甲酸(0.375mmol)溶于0.66mL N,N-二甲基甲酰胺中,加入88.4mg 3-溴丙炔(0.75mmol)和128mg碳酸钾(0.94mmol),控制反应温度在92.5℃,搅拌反应6小时;冷却至室温,加10mL去离子水,用50mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,有机相用盐水(50g/L)洗涤,用50mg无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:石油醚/二氯甲烷,V/V=4:1)得到白色固体1-芘甲酸-1-丙炔酯(产率为92.1%)。

2)取217mg三甘醇(1.45mmol)在107.5℃烘箱中干燥2.5个小时,溶于25.4mL二氯甲烷中,加入0.66g 4-二甲基氨基吡啶(5.22mmol)和294μL三乙胺(2.18mmol),冰浴条件下加入0.78g对甲基苯磺酰氯(4.0mmol),搅拌1个小时,撤除冰浴,在室温下反应5.5小时;加入10mL去离子水,进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水(50g/L)洗涤,加入50mg无水硫酸钠干燥,过滤,旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:二氯甲烷/甲醇,V/V=9:1),得到固体1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷(产率为89.2%)。

取213mg 1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷(0.5mmol)溶于6.25mL N,N-二甲基甲酰胺中,加81mg叠氮化钠(1.25mmol),控制反应温度在92.5℃,搅拌反应5小时,之后常温反应19.5小时;加入10mL去离子水,用50mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,有机相用盐水(50g/L)洗涤,用50mg无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为石油醚/乙酸乙酯,V/V=1:2),得到产物1,2-双(2-叠氮乙氧基)乙烷产率为(76.0%)。

3)取23mg 1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷(0.115mmol)溶于2mL四氢呋喃中,加入89mg1-芘甲酸-1-丙炔酯(0.316mmol),搅拌30分钟,然后滴加0.4mL五水合硫酸铜溶液(18mM)和0.4mL抗坏血酸钠溶液(46.8mM),在室温下反应22小时;旋转蒸发除去四氢呋喃后,加20mL去离子水,用100mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水(50g/L)洗涤,干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:二氯甲烷/甲醇,V/V=9:1),得到固体(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸)(产率88%)。

荧光探针的中间体以及最终的荧光探针表征结果与实施例1中的结果是相同的。

实施例3:荧光探针的制备工艺流程3

1)取232.5mg 1-芘甲酸(0.938mmol)溶于2.4mL N,N-二甲基甲酰胺中,加入276mg 3-溴丙炔(2.35mmol)和472mg碳酸钾(3.28mmol),控制反应温度在105℃,搅拌反应7小时;冷却至室温,加25mL去离子水,用125mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,有机相用盐水(50g/L)洗涤,用125mg无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:石油醚/二氯甲烷,V/V=4:1)得到白色固体1-芘甲酸-1-丙炔酯(产率为93.5%)。

2)取542.5mg三甘醇(3.62mmol)在120℃烘箱中干燥3个小时,溶于72mL二氯甲烷中,加入1.9g 4-二甲基氨基吡啶(15.2mmol)和978μL三乙胺(7.24mmol),冰浴条件下加入3.53g对甲基苯磺酰氯(18.1mmol),搅拌1.5个小时,撤除冰浴,在室温下反应8小时;加入18.7mL去离子水,进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水(50g/L)洗涤,加入125mg无水硫酸钠干燥,过滤,旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:二氯甲烷/甲醇,V/V=9:1),得到固体1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷(产率为89.4%)。

取532mg 1,2-双(2-甲苯磺酰基乙氧基)乙烷(1.25mmol)溶于18.7mL N,N-二甲基甲酰胺中,加242mg叠氮化钠(3.75mmol),控制反应温度在105℃,搅拌反应6小时,之后常温反应24小时;加入25mL去离子水,用125mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,有机相用盐水(50g/L)洗涤,用125mg无水硫酸钠干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为石油醚/乙酸乙酯,V/V=1:2),得到产物1,2-双(2-叠氮乙氧基)乙烷(产率为77.8%)。

3)取28mg 1,2-双(2-叠氮基乙氧基)乙烷(0.14mmol)溶于3.5mL四氢呋喃中,加入119mg 1-芘甲酸-1-丙炔酯(0.42mmol),搅拌30分钟,然后滴加0.4mL五水合硫酸铜溶液(15.9mM)和0.4mL抗坏血酸钠溶液(50.9mM),在室温下反应24小时;旋转蒸发除去四氢呋喃后,加25mL去离子水,用125mL乙酸乙酯进行萃取,收集有机相,将有机相用盐水(50g/L)洗涤,干燥,过滤;旋转蒸发除去有机溶剂,所得固体经硅胶层析柱纯化(淋洗剂为:二氯甲烷/甲醇,V/V=9:1),得到固体(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸)(产率89.5%)。

荧光探针的中间体以及最终的荧光探针表征结果与实施例1中的结果是相同的。

实施例4:荧光探针分散液的制备

取0.8mg固体探针化合物(((乙烷-1,2-二基双(氧基))双(乙烷-2,1-二基))双(1H-1,2,3-三唑-1,4-二基))双(亚甲基)双(芘-1-羧酸)溶于1mL二甲基亚砜中,制得荧光探针分散液(1mM)。

实施例5:荧光探针的荧光性质

本发明合成的荧光探针的结构是由三甘醇连接的两个芘单元和三唑的对称结构,其中两个芘环为荧光基团,两个三唑以及氧原子为识别基团;两个芘环通过π-π堆积形成激基缔合物,在345nm激发光下,荧光探针在420nm处产生一个较弱的蓝色荧光,在515nm左右处有一个较强的激基缔合物的黄绿色荧光。当加入银离子后,识别基团(三唑)与银离子络合形成如图4所示的结构,使两个芘单元的距离增大,激基缔合物的量减少,激基缔合物在515nm处的荧光发射强度也相应减弱;而芘单体的数量增加,其相应的420nm处的荧光强度逐渐增强(如图5所示),并实现比率检测(如图6所示)。因此,借助于紫外灯(365nm)的照射,在银离子存在时,可观察到体系的荧光由黄绿色变为蓝色(如图7所示);当体系中加入三价铬离子后,识别基团(三唑和氧原子)与三价铬离子结合形成如图4所示的络合物,体系在345nm激发光下,发生分子内能量转移,使得芘的激基缔合物的能量转移到三价铬离子上,淬灭了激基缔合物在515nm处的荧光(如图5所示);在紫外灯(365nm)的照射下,体系的黄绿色荧光减弱(如图7所示)。因此,本发明所涉及的荧光探针可以与银离子和三价铬离子形成不同的络合物,通过不同的相互作用,可分别实现对银离子和三价铬离子的比率型荧光检测(如图6所示),

实施例6:荧光探针对水中的银离子和三价铬离子的荧光检测

以合成的荧光探针(实施例1制备)对Tris缓冲液(10mM,pH 7.0)中的金属离子进行荧光检测分析。荧光探针用二甲基亚砜配成母液浓度为0.02mM,金属离子(钙离子、铝离子、二价锰离子、三价铁离子、钾离子、钴离子、镁离子、钡离子、银离子、锌离子、三价铬离子、镍离子、铜离子、汞离子、镉离子)用水配成母液浓度为10mM;测试时将荧光探针稀释成最终浓度为1μM,金属离子浓度为0.1mM。具体操作为:取50μL探针分散液,10μL金属离子溶液加入到940μL Tris缓冲液中,配制成1mL待测溶液,在摇床上搅拌2小时,分别测其在345nm波长激发光激发下的荧光发射强度,结果如图5所示。

实施例7:在手提式紫外灯照射下(365nm),肉眼分辨荧光探针对水中的银离子和三价铬离子的不同响应。

实施例1中制备的探针用二甲基亚砜配成母液浓度为0.02mM,银离子和三价铬离子用水配成母液浓度为10mM;测试时将探针稀释成最终浓度为1μM,金属离子浓度为0.1mM。具体操作为:取25μL探针分散液,5μL金属离子溶液加入到470μL Tris缓冲液中,配制成0.5mL待测溶液,在摇床上搅拌2小时,观察其在手提式紫外灯照射下(365nm),测试液颜色的变化。

由上述实施例可见,本发明制备的荧光探针可同时用于对银离子和三价铬离子的比率型荧光检测,这种模式与单一的荧光增强或减弱相比,可极大地降低外部因素的影响,提高检测精度和准确性;此外,探针能够在手提式紫外灯照射下实现肉眼分辨对银离子和三价铬离子的不同响应。本发明的检测体系使用方便、快捷,便于推广应用,且本发明合成的荧光探针可同时检测银离子和三价铬离子,较传统的只检测银离子或只检测三价铬离子的检测方法省时省力,有望用于化学、环境等样品中银离子和三价铬离子的定量分析。

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