一种检测汞离子反应型荧光素类荧光探针制备与应用
【专利摘要】本发明提供了一种检测汞离子反应型荧光素类荧光探针制备与应用。所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法包括：将荧光素溶于溶剂中得到荧光素溶液，加入缚酸剂，将所得的混合液充分冷却，将丙烯酰氯溶液加入上述混合液中，室温反应，反应结束后，旋转蒸发去除溶剂，干燥得到丙烯酰基荧光素；将丙烯酰基荧光素溶解于溶剂中，滴加水合肼溶液，反应10h?14h，将所得的产物重结晶，干燥得到检测汞离子反应型荧光素类荧光探针丙烯酰氯荧光素酰。本发明的荧光探针化合物对汞离子有很好的选择性，并且应用于水溶液中，在环境应用中不仅方便而且具有较好的使用效果。
【专利说明】
-种检测末离子反应型黄光素类黄光探针制备与应用
技术领域
[0001] 本发明属于巧光探针材料及其制备领域，特别设及一种检测隶离子的反应型巧光 素类巧光探针制备与应用。
【背景技术】
[0002] 隶是一种极易挥发的元素，可^在±壤、海洋、大气层中聚集。隶元素进入海洋后 无机隶转化为有机隶，在海洋生物体中累计，经过生物链最终进入人体。隶进入人体主要引 起中枢神经系统损害及口腔炎，对人体危害极大。当前，常见的隶元素检测手段主要是原子 吸收/发射光谱法、X射线巧光光谱法、电感禪合等离子体-质谱、核磁共振、比色法(如传统 的双硫腺法）、电化学方法(如阳极溶出伏安法、氧化还原电位法等）。运些测试手段及繁琐 设备又昂贵。在各种离子/分子的检测方法中，巧光探针检测法具有便捷性好，选择性、灵敏 度高的优点，近年来有许多关于小分子巧光探针法检测隶离子的报道，但是由于重金属离 子固有的巧光巧灭性质，使得发展高灵敏度的巧光探针具有一定的挑战性。另外用于水体 环境的巧光探针，不仅要保证水溶性良好，尤其应用于生物环境的巧光探针，不仅水溶性 好，而且还要求在正常的生理环境条件下能够工作，有利于可见光激发而防止紫外光对细 胞造成的损失，巧光素具有独特的巧光性能:Aex和Aem均位于可见光区便于检测；巧光量子 产率高；易与一些生物分子W共价键或非共价键的形式结合形成标记物或复合物;无毒，成 本低。因此在发展巧光探针方面具有重要应用前景。
[0003] 中国专利201310282609.8《一种隶离子针对性检测的新型巧光探针及其制备的方 法及其用途》，W罗丹明B和水合阱为原料合成N-氨基-罗丹明酷阱，然后和芳醒化合物反应 得到产物，对隶离子具有高度选择性识别；中国专利201510498609.0《一种检测隶离子的巧 光探针及其制备方法》，Wl-巧甲醒与水合阱反应得到1-巧甲醒缩水合阱，再与4-N，N-二甲 基水杨醒反应得到产物，；中国专利CN201510227828.5《一种检测隶离子的水溶性糖类巧光 分子探针、制备方法及其应用》，探针通过引入糖类化合物增加探针水溶性，可用于水中和 生物组织内隶离子的快速定性检测。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种检测隶离子反应型巧光素类巧光探针制 备与应用，该巧光探针在水溶液中对隶离子有很好的选择性，在环境检测方面具有较好的 使用效果。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种检测隶离子反应型巧光素类巧光探 针，其特征在于，其结构式为：
[0006]
[0007]本发明还提供了上述的一种检测隶离子反应型巧光素类巧光探针制备与应用方 法，其特征在于，包括：
[000引步骤1:将巧光素溶于溶剂中得到巧光素溶液，加入缚酸剂，将所得的混合液在冰 水浴-2°C~：TC中充分冷却，将丙締酷氯溶于溶剂中得到丙締酷氯溶液，将所述的丙締酷氯 溶液加入上述混合液中，室溫反应23h-25h，反应结束后，旋转蒸发去除部分溶剂，在40°C~ 50°C真空干燥得到丙締酷基巧光素；
[0009] 步骤2:将丙締酷基巧光素溶解于溶剂中，滴加水合阱溶液，控制溫度75°C~80°C 反应10h-14h，旋转蒸发除去溶剂及未反应的水合阱，将所得的产物重结晶，干燥得到检测 隶离子反应型巧光素类巧光探针丙締酷氯巧光素酷(ACFH)。
[0010] 优佛他.所冰的击驢1由的巧弁素的结娩式为；
[0011]
[0012] 1儿処処，尸/7娩日'、」巧微i T日、」微巧录L T婉。
[0013] 优选地，所述的步骤1中的缚酸剂为=乙胺。
[0014] 优选地，所述的步骤1中的巧光素、缚酸剂和丙締酷氯的摩尔比为1:2~2.5:1~ 1.5。
[0015] 优选地，所述的步骤1中的旋转蒸发的溫度为20°C~30°C，真空度为IOlK化~ 105KPa，时间为0.化~化。
[0016] 优选地，所述的步骤1中的巧光素溶液的浓度为0.45mol/L~0.5mol/L，丙締酷氯 溶液的浓度为5.5mol/L~6mol/L。
[0017] 优选地，所述的步骤2中的水合阱溶液的质量百分比浓度为80%。
[0018] 优选地，所述的步骤2中的丙締酷氯巧光素与水合阱的摩尔比为1:1~1.5。
[0019] 优选地，所述的步骤2中的溶剂为无水乙醇。
[0020] 优选地，所述的步骤2中的重结晶采用四氨巧喃重结晶。
[0021 ]优选地，所述的步骤2中的旋转蒸发的溫度为50°C~60°C，真空度为IOlK化~ 105KPa，时间为化~化。
[0022] 优选地，所述的步骤1中通过用TCL点板跟踪反应进程。
[0023] 本发明还提供了上述的检测隶离子反应型巧光素类巧光探针在检测水溶液中的 隶离子中的应用。
[0024] 本发明所述的新型巧光探针ACFH自身巧光很弱，溶于水溶液后与隶离子混合后， 产生强烈的巧光，在隶离子的条件下，经过445nm可见光激发，512nm处的巧光信号显著增 强，通过记录巧光强度即可检测隶离子的浓度。巧光探针ACFH在抑=7的缓冲溶液中对隶离 子可进行高选择性检测。所述的巧光探针的巧光强度与隶离子浓度成良好的线性关系，定 量检测隶离子浓度的线性范围为0.0 lnM-InM,检测限为0.086nM。
[00巧]立:货巧的最弁巧针的曲I么路纯加下.
[0026]
[0027] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0028] (1)本发明的巧光探针化合物对隶离子有很好的选择性，并且应用于水溶液中，在 环境应用中不仅方便而且具有较好的使用效果；
[0029] (2)本发明的巧光探针化合物为固体粉末，便于使用胆藏，并且合成方法简单、收 率高、成本低，应用前景良好。
【附图说明】
[0030] 图1为巧光探针加入隶离子前后的紫外变化图谱;在图1中，横坐标为紫外吸收波 长(nm)，纵坐标为吸光度。
[0031] 图2为巧光探针加入隶离子后巧光激发与发射图谱;在图2中，横坐标为巧光发射 波长(nm)，纵坐标为巧光强度。
[0032] 图3为浓度为IOiiM的探针溶液使用化itton-Robinson缓冲溶液配置了一系列不同 抑的缓冲溶液，检测探针与离子络合的最佳抑值，图3中横坐标是抑，纵坐标是巧光强度。
[0033] 图4为巧光探针浓度为IOiiM在水溶液中对不同的金属离子(Cd2\Al3\Cu2+、Co 2+、 5〇2+、化2+、化3\化2+、8曰2+、1护邪 2+、8〇选择干扰性检测的巧光响应图；在图4中，横坐标为 不同的金属离子，纵坐标为巧光强度。
[0034] 图5为巧光探针浓度IOiiM与锋离子络合比的化b-Plot曲线；横坐标为c[Hg2+]/c 阳g2++探针]，纵坐标为巧光F-Fo,其中F、F〇是在445nm的巧光发射强度。
[0035] 图6为巧光探针浓度为IOiiM在水溶液中对隶离子的巧光光谱响应图。在图6中，横 坐标为巧光发射波长(nm)，纵坐标为巧光强度；图6中插图为化浓度增加与巧光强度的趋 势图（激发波长在445nm)。图6中各曲线Hg2+的浓度从低到高依次是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。
【具体实施方式】
[0036] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可W对本发明作各种改动或修改，运些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。
[0037] 实施例1
[0038] -种检测隶离子反应型巧光素类巧光探针，其结构式为：
[0039]
[0040] 上述的检测隶离子反应型巧光素类巧光探针的制备方法为：
[0041 ] 步骤1:准确称取3.00g(9.0 X l(T3mol)巧光素粉末(结构如式(II)所示，该巧光素 为市售产品）置于装有溫度计和冷凝管的IOOmL圆底S 口烧瓶中，用量筒取20.0 mL干燥的 C2此Cb将巧光素粉末溶解得到巧光素溶液，再加3. OmU0.0 2mol)S乙胺作为反应的缚酸 剂、磁力揽拌；为减少副反应，将所得的混合液在-2°C~：TC冰水浴中充分冷却，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内将其缓慢滴 加到上述混合液中；待丙締酷氯的二氯甲烧溶液被滴加完后，撤去冰水浴，使混合液在室溫 下揽拌反应2地，通过点薄层色谱板监测反应进程，通过配不同体积比的氯仿/乙醇混合液 点板比较反应产物的比移值，最后选用体积比1:30的氯仿/乙醇混合液作为展开剂。结束反 应后，在溫度为25°C、真空度为10化化的条件下旋转蒸发化除去部分溶剂得到枯黄色混合 物。在45°C、真空度为10化化的条件下真空干燥8小时，最终得到亮黄色固体3-丙締酷基巧 光素(结构如式(III)所示）；
[0042] 步骤2:将3-丙締酷基巧光素(0.373g，l.Ommol)溶解在20ml无水乙醇中，滴加80% 水合阱溶液(0.3ml，5.7mmol)，控制溫度在79°C加热回流反应12h。在溫度为55°C、真空度为 1〇化化的条件下旋转蒸发化除去溶剂及未反应的水合阱，产物用四氨巧喃多次重结晶，过 滤，干燥得到淡黄色的丙締酷氯巧光素酷(ACFH)，即上述的检测隶离子反应型巧光素类巧 光探针。
[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的面内弯曲）.I歷MR(400MHz，CDCb): 6.44(s，lH，=CH2)，6.65-8.02(m，10H，Ar-H)。
[0044] 实施例2
[0045] 利用实施例1中的检测隶离子反应型巧光素类巧光探针对离子进行检测：
[0046] 如图1所示，探针分子ACFH本身在400-500nm处没有紫外吸收峰，探针与隶离子络 合之后，在444nm和471nm处出现两个吸收峰。
[0047] 在图2中可W发现，巧光探针与隶离子络合后巧光激发波长为445nm，巧光发射波 长为51化m。
[0048] 如图3所示，将所得的检测隶离子的反应型巧光素类巧光探针溶于水溶剂中配成 IOyM的探针溶液，加入化itton-Robinson缓冲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 的缓冲溶液，然后向探针溶液中加 入一定量IxlCT4M的隶离子，检测不同抑条件下探针溶液巧光强度的变化(图3)。发现在抑= 7的时候巧光强度最强，因此该巧光探针在水溶剂中，在抑=7时探针溶液稳定有利于检测。
[0049] 如图4所示，做Hg2+对ACFH溶液的巧光滴定实验，对常见金属离子Cd2\Al3+、Cu 2+、 Co2+、Sn2\Ca2+、Fe3\Zn 2+、Ba2\Mg2\Pb2+、Bi+进行了巧光滴定。将巧光探针ACFH溶于在水溶 剂中，配成IOyM巧光探针溶液，分别将化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3)2、81腸3溶于水溶剂中，配成10咖的化2+^(12\413\ Cu2\Co2\Sn2\Ca2\Fe3+、ai 2\Ba2\Mg2+、饥2+、Bi+金属离子溶液，进行选择干扰性检测，具 体步骤为：分别将1血IOyM巧光探针溶液与1血IOiiM的Cd2+、Al3+、Cu 2+、Co2+、Sn2+、Ca2+Je3+、 2〇2+、832+、1旨2+、化2+瓜+离子溶液混合，在激发波长为44511111的条件下，检测发射波长为 512nm的巧光强度;将ImL IOiiM巧光探针溶液与0.5mL IOiiM二价隶离子溶液混合后，再分别 与 0.5血 IOiiM 的〔(12+、413+、〇12+、仿2+、5112+、化2+、化3+、2〇2+、8曰2+、]^邑2+、饥2+、81+离子溶液混合， 在激发波长为445nm的条件下，检测发射波长为51化m的巧光强度;实屯、柱为巧光探针ACFH 的浓度为 1〇-5m，分别对金属离子（l〇-5M)Cd2\Al3+、Cu2+、Co 2+、Sn2+、Ca2+Je3\ai2\Ba 2+、Mg2+、 饥2+、Bi+进行了巧光滴定的巧光强度，空屯、柱为在AC即-Hgh(ICT5M)体系中分别加入金属离 子（l〇-5M)Cd2+、Al3\Cu2+、Co2+、Sn 2\Ca2+、Fe3+、ai2+、Ba2\Mg 2+、Pb2+、Bi+进行了 巧光滴定的巧 光强度。
[0050] 探针分子ACFH(IOuM)在存在其他离子(离子浓度为（IQ-5M))时，除Hg2+外，在ACFH 溶液中加入其它金属离子后巧光强度无明显变化。在干扰测试中，其它离子的加入对ACFH- Hg2+络合体系的巧光强度的影响也不是很大。说明ACFH与Hg2+能够形成稳定的络合物。
[0051 ]如图5所示，固定巧光探针和Hg2+的浓度总和为SOiiM，通过改变二者的浓度比（巧光 探针和隶离子物质量的比依次为 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处的巧光强度与该浓度下巧光探针自身巧光强度的差值，对离子占总浓度的比例 作图5。通过此图可知当Hg2+所占比例为0.5时纵坐标可W达到最高值，可W确定巧光探针与 Hg2+之间主要Wl: 1形式结合形成稳定的复合物。
[0052]在水溶液中加入不同浓度隶离子，如图6所示，配体巧光探针（1化M)在445皿激发 波长下测量巧光强度。当向巧光探针（IOWO溶液中加入仅为ICTiiM浓度隶离子时，巧光探针 溶液在512nm左右处呈现巧光发射峰，随着化离子加入浓度的增大，在512nm处巧光发射峰 强度也明显增强。当Hg2+离子浓度达到IOiiM时，配体巧光探针的巧光强度几乎不再随离子浓 度的增大而变化。
【主权项】
1. 一种检测汞离子反应型荧光素类荧光探针，其特征在于，其结构式为：2. 权利要求1所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法，其特征在于，包 括： 步骤1:将荧光素溶于溶剂中得到荧光素溶液，加入缚酸剂，将所得的混合液在冰水浴-2°c~：rc中充分冷却，将丙烯酰氯溶于溶剂中得到丙烯酰氯溶液，将所述的丙烯酰氯溶液 加入上述混合液中，室温反应23h~25h，反应结束后，旋转蒸发去除部分溶剂，在40°C~50 °C真空干燥得到丙烯酰基荧光素； 步骤2:将丙烯酰基荧光素溶解于溶剂中，滴加水合肼溶液，控制温度75°C~80°C反应 10h-14h，旋转蒸发除去溶剂及未反应的水合肼，将所得的产物重结晶，干燥得到检测汞离 子反应型荧光素类荧光探针丙烯酰氯荧光素酰。3. 如权利要求2所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法，其特征在于， 所述的步骤1中的荧光素的结构式为：4. 如权利要求2所还的粒测末尚于反奴型灾光系突灾光採针的制爸万'/云，共特征在于， 所述的步骤1中的缚酸剂为三乙胺。5. 如权利要求2所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法，其特征在于， 所述的步骤1中的荧光素、缚酸剂和丙烯酰氯的摩尔比为1:2~2.5:1~1.5。6. 如权利要求2所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法，其特征在于， 所述的步骤1中的荧光素溶液的浓度为〇 . 45mo 1 /L~0.5mo 1 /L，丙烯酰氯溶液的浓度为 5·5mol/L~6mol/L〇7. 如权利要求2所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法，其特征在于， 所述的步骤2中的丙烯酰氯荧光素与水合肼的摩尔比为1:1~1.5。8. 如权利要求2所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法，其特征在于， 所述的步骤2中的溶剂为无水乙醇。9. 如权利要求2所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针的制备方法，其特征在于， 所述的步骤2中的重结晶采用四氢呋喃重结晶。10.权利要求1所述的检测汞离子反应型荧光素类荧光探针在检测水溶液中的汞离子 中的应用。
【文档编号】C09K11/06GK105924449SQ201610255178
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】光善仪, 田佳婵, 徐洪耀
【申请人】东华大学