一种铜离子希夫碱探针化合物及其制备
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种铜离子希夫碱探针化合物以及它的制备方法，属于荧光探针技术 领域。 技术背景
[0002] 铜是人体必需的微量元素，铜广泛分布于生物组织中，大部分以有机复合物存 在，很多是金属蛋白，以酶的形式起着功能作用，铜在机体内的生化功能主要是催化作用， 许多含铜金属酶已在人体中被证实，这些酶对生命过程都是至关重要的，但是大剂量铜的 急性毒性反应包括：口腔有金属味、上腹疼痛、呕吐及严重腹泻，摄入100 g或更多硫酸铜 可引起溶血性贫血、肝衰竭、肾衰竭、休克、昏迷或死亡；因此，检测人体中铜离子的含量是 非常有意义的。
[0003] 随着有色金属工业的发展，重金属的污染越来越严重，环境中的重金属离子通过 各种途径进入水体，经过水体的多个生物链的富集，最终由水体进入人体，并对人体健康造 成危害；因此，检测水体或土壤中铜离子的含量是非常有意义的。
[0004] 目前对铜离子检测常用的方法有分光光度法、原子吸收法、高效液相色谱法等； 这些方法较灵敏，但存在耗时长，对样品的预处理比较复杂，样品易损失使结果偏低等缺 点。
[0005] 荧光法是消除上述常用方法不足之处的可行性方法之一，近几年报道用荧光法测 定铜离子的方法不少，这些方法不仅简便，而且在高灵敏度、选择性优越、检出限也不断降 低，但聚合物的水溶性较低，实验制备过程也较繁琐，实际应用会有一定的困难。
【发明内容】
[0006] 针对现有技术的不足，本发明提供一种铜离子希夫碱探针化合物，可以特异性识 别铜离子。
[0007] 本发明还提供所述铜离子希夫碱探针化合物的制备方法。
[0008] 本发明的技术方案如下： 一种铜离子希夫碱探针化合物，具有下式I的结构： Io
[0009] 本发明所述的铜离子希夫碱探针化合物是通过罗丹明酰肼和4-[二-(2-氯乙 基）_胺]-苯甲醛缩合制备的。
[0010] 一种具有式I的结构的铜离子希夫碱探针化合物的制备方法，步骤如下： a、 罗丹明酰肼的制备 将罗丹明B加入装有无水乙醇的烧瓶中，室温下剧烈搅拌。加入水合肼，滴加完毕后逐 渐升温到75 °C -80 °C搅拌回流3-4小时；溶液颜色从深紫色变为棕色，最后变为几乎澄 清，减压抽干乙醇，然后加入稀盐酸得红色溶液，再慢慢加入NaOH溶液直到一定pH达到出 现大量粉色沉淀，抽滤，真空干燥得到罗丹明酰肼； 所述pH为9-10,无水乙醇和二水合肼的摩尔比为1:1. 4-2。 b、 4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛的合成 将N，N-二羟乙基苯胺缓慢地放入装有POCl3的圆底烧瓶中，冰浴冷却，加入之后；升温 到110 °C，在氮气保护下反应进行lh，然后加入萃取液1，再加入适量的水来提取水溶性杂 质；用萃取液1洗水相三次来萃取剩余的产物；将萃取液混合后用无水硫酸镁干燥，然后真 空旋蒸，适当温度下收集馏分，便得到所需产物N，N-二氯乙基苯胺；在干燥的三口瓶中加 入用分子筛除水的N，N二甲基甲酰胺（DMF)冷却到0 °C，逐滴的加入POCl3，在0 °C下搅拌 1小时，再在室温下反应1个小时；然后将制得的N，N-二氯乙基苯胺溶于DMF，分3次均量 加入上述溶液中，加料间隔3分钟，缓慢升温至70 °C把此混合物反应半小时，然后缓慢升 温至9 5 °C，继续反应9小时，冷却至室温，搅拌下慢慢的加入一定量的醋酸钠，再搅拌1小 时，所得溶液用萃取液2萃取，先用饱和的NaHCO 3清洗，再水洗，直到洗至中性(一般要洗三 次左右）；有机层先使用MgSO4干燥，再高真空蒸馏，并在适当温度下收集馏分，便得到所需 产物4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛； 所述N，N-二羟乙基苯胺和三氯氧磷的摩尔比为1:1. 7-2. 2,萃取液1为苯，所述 N，N-二氯乙基苯胺和三氯氧磷的摩尔比为1:15-20,加入的一定量10%的醋酸钠20 g，萃取 液2为乙醚。
[0011] C、希夫碱探针化合物的制备 取步骤b制得的4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛溶于乙醇溶剂，加入罗丹明酰肼， 进行缩合，在80-89 °C下回流，2 - 3h，冷却至室温，抽滤，并用无水乙醇洗涤、干燥，得到希 夫碱探针化合物； 所述步骤C 4-[二- (2-氯乙基）-胺]-苯甲醛与罗丹明酰肼的摩尔比为1-1. 5 :1。
[0012] 本发明所述的铜离子希夫碱探针化合物合成路线如下：
[0013] 根据本发明，优选的，步骤a中所述pH为9-10,无水乙醇和二水合肼的摩尔比为 1:1. 4-2〇
[0014] 据据本发明，优选的，步骤a中所述水合肼采用分批加入的方式，即将水合肼均分 为4-5份，每次加入一份，加料间隔时间为2-3min。
[0015] 根据本发明，优选的，步骤b中所述N，N-二羟乙基苯胺和POCl3的摩尔比为 1:1. 7-2. 2〇
[0016] 根据本发明，优选的，步骤b中萃取液1为苯。
[0017] 根据本发明，优选的，步骤b所述N，N-二氯乙基苯胺和三氯氧磷的摩尔比为 1:15-20。
[0018] 根据本发明，优选的，步骤b所述加入的10%的醋酸钠的量为20 g。
[0019] 根据本发明，优选的，步骤b所述真空蒸馏的温度为147-150 °C，萃取液2为乙醚。
[0020] 根据本发明，优选的，步骤c 4-[二-(2-氯乙基）_胺]-苯甲醛与罗丹明酰肼的 摩尔比为1-1. 5 :1。
[0021] 本发明所述的铜离子希夫碱探针化合物可用于检测人体、动植物、土壤或水体中 的铜含量；本发明所述的铜离子希夫碱探针化合物在缓冲溶液中对铜离子表现出特异性识 另Ij，加入Cu 2+的探针溶液在570 nm出现了较大的紫外吸收现象，加入Cu 2+的探针溶液裸眼 可观察呈现出亮丽的紫红色，详细试验将在实施例2中加以说明。
[0022] 本发明的优良效果如下： 1、 本发明的荧光离子探针化合物荧光性特别好，对铜离子灵敏性好，适合铜离子检测。 其溶解性能好，测试样品无需前处理或前处理非常简单； 2、 本发明的荧光离子探针化合物碳氮双键（C=N)上的氮原子及与之相邻的具有孤对 电子的氧（〇)原子作为给体(供体）与铜离子）配位，对铜离子的选择性好； 3、 本发明的荧光离子探针化合物为固体粉末，便于使用储存，并且合成方法简单、收率 高、成本低、具有良好的推广前景； 4、 本发明的荧光离子探针化合物中C-N键的存在，其杂化轨道上的N原子具有孤对电 子，因此具有重要的化学与生物学意义。
【附图说明】
[0023] 图1为实施例1铜离子荧光探针与不同金属离子相互作用后的紫外吸收光谱。
[0024] 图2为实施例1铜离子荧光探针与不同金属离子相互作用后的单光子荧光光谱。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，但不限于此。
[0026] 实施案例1 铜离子希夫碱探针化合物，分子结构式如前述的式I ; 制备方法步骤如下： a、 罗丹明酰肼的制备：将I. 2 g (2. 5 mmol)罗丹明B加入装有50 mL无水乙醇的烧 瓶中，室温下剧烈搅拌；加入水合肼2.6 mL，滴加完毕后逐渐升温到75 °C_80 °C搅拌回 流3-4小时；溶液颜色从深紫色变为棕色，最后变为几乎澄清，减压抽干乙醇，然后加入大 约50 mL稀盐酸得红色溶液，再慢慢加入NaOH溶液直到一定pH达到出现大量粉色沉淀，抽 滤，真空干燥得到罗丹明酰肼；纯度约98-99%，产率75% ;所得化合物核磁共振氢谱数据： 1HNMR: (CDCl3, 400 MHz，TMS) δ (ppm) :7.95 (t，岁4.2 Hz, 1H); 7.47 (t，岁3. 8 Hz, 2 H);7. 12(t, J=A Hz 1H) ; 6. 46(m,6 H) ; 3. 63(s,3 H) ; 3. 36(m,8 H)1.56(s, 3 H); I. 18 (t, J=-I Hz, 12 H)； b、 4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛的合成：将10. 4g (0. 06mol) N，N-二羟乙基苯 胺缓慢地放入装有11.2 mL (0.12 mol) POCl3的圆底烧瓶中，冰浴冷却，加入之后；升温到 110 °C，在氮气保护下反应进行I h，然后加入60 mL萃取液苯，再加入适量的水来提取水溶 性杂质；用萃取液洗水相三次来萃取剩余的产物；将萃取液混合后用无水硫酸镁干燥，然 后真空旋蒸，适当温度下收集馏分，便得到所需产物N，N-二氯乙基苯胺；在干燥的100 mL 三口瓶中加入16 mL用分子筛除水的N，N二甲基甲酰胺DMF冷却到0°C，逐滴的加入18mL (0. 19mol) POCl3 (大约I. 5h滴加完毕)，在0 °C下搅拌1小时，再在室温下反应1个小时； 然后将制得的2. 57 g (0. 0