一种检测甲醇的有机小分子荧光探针及制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备方法，包括1)1?(对甲苯磺酰)咪唑的制备，2)有机小分子荧光探针的制备：将适量的4?溴三苯胺和1?(对甲苯磺酰)咪唑加入到四氢呋喃溶液中，接着向溶液中加入由五水合硫酸铜和抗环血酸钠构成的催化剂；氮气保护搅拌12小时，用二氯甲烷萃取，用无水硫酸镁干燥，旋蒸得到粗产物，对粗产物用乙酸乙酯和石油醚柱层析分离，乙酸乙酯与石油醚的体积比为1:10?20，分离后得到的固体即为检测甲醇的有机小分子荧光探针。本发明荧光探针具有对甲醇高度的荧光选择性响应，并且荧光强度随时间的延长，显著增强，具有易于制备，化学稳定性好，灵敏度高等优点。
【专利说明】
一种检测甲醇的有机小分子荧光探针及制备方法
技术领域
[0001]本发明属于化学物质合成，荧光传感及荧光分析领域，尤其涉及一种可识别溶剂中甲醇含量的有机小分子荧光探针，特别是乙醇中甲醇的含量测试。属于化学物质合成，荧光传感及荧光分析领域。【背景技术】
[0002]甲醇作为一种无色有酒精气味易挥发的液体。常被一些不法分子用在酒精制备中，牟取暴利，造成严重的危害。研究表明，人口服中毒最低剂量约为l〇〇mg/kg体重，经口摄入0.3?lg/kg可致死。因为甲醇在人体新陈代谢中会氧化成比甲醇毒性更强的甲醛和甲酸 (蚁酸)，因此饮用含有甲醇的酒可引致失明、肝病、甚至死亡。误饮4毫升以上就会出现中毒症状，超过10毫升即可因对视神经的永久破坏而导致失明，30毫升已能导致死亡。
[0003]目前，虽然有很多检测甲醇含量的方法，诸如;气相层析法和原子吸收光谱法等， 虽然这些方法精确灵敏，但是步骤冗长，操作繁琐，时间较长，不适合快速测定。
[0004]荧光探针是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基础上，选择性的将分析对象的化学信息连续转变为分析仪器易测量的荧光信号的分子测量装置。荧光探针受到周围环境的影响，使其发生荧光发射发生变化，从而使人们获知周围环境的特征或者环境中存在的某种特定信息灵敏度高，选择性好，使用方便，成本低，不需预处理，不受外界电磁场影响，远距离发光.识别基团决定了探针分子的选择性和特异性，报告基团则决定了识别的灵敏度，而连接体部分则可起到分子识别枢纽的作用。目前，也有将荧光探针法作为一种新型的检测方法，是指在紫外-可见-近红外区有特征荧光，并且其荧光性质(激发和发射波长、 强度、寿命、偏振等)可随所处环境的性质，如极性、折射率、黏度等改变而灵敏地改变的一类荧光性分子，包括有机试剂或金属螯合物。
【发明内容】
[0005]本发明针对以上问题，本发明提供一种检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备方法，分子合成反应简单，环境友好，稳定性高，对甲醇的选择性好，能够快速简洁的识别出甲醇的含量，方便可行，灵敏度高。所具有的特殊的D-A体系结构使其在许多领域将获得广泛的应用。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明提出的一种检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备方法，包括以下步骤:
[0007]步骤一:1-(对甲苯磺酰)咪唑的制备:在反应瓶中加入二氯甲烷和碳酸氢钠水溶液，搅拌形成溶液A，其中，二氯甲烷与碳酸氢钠水溶液的体积比为3:5;向溶液A中加入咪唑和甲苯磺酰氯，所述咪唑与对甲苯磺酰氯的质量比为1:3,所述甲苯磺酰氯与二氯甲烷的质量体积比为l:4g/mL;待咪唑和对甲苯磺酰氯溶解后向上述溶液中加入三乙胺，所述三乙胺占溶液A的体积比为0.7%，室温搅拌12小时;分液后的水相用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，抽滤得滤液，旋蒸浓缩至原体积的1/8得到浓缩液，向浓缩液中加入低极性有机溶剂，其中，低极性有机溶剂与浓缩液的体积比1:4,静置12小时得到粗产物A，将所述粗产物A过滤，用低极性有机溶剂洗涤两次，将得到的晶体于30°C真空干燥6小时，即得1-(对甲苯磺酰)咪唑；
[0008]步骤二:有机小分子荧光探针的制备:将适量的4-溴三苯胺和1-(对甲苯磺酰)咪唑加入到四氢呋喃溶液中得到溶液B，其中，4-溴三苯胺与1-(对甲苯磺酰)咪唑的质量比为 1.5:1，所述1-(对甲苯磺酰)咪唑与四氢呋喃溶液的质量体积比为l:50g/mL，接着向溶液B 中加入五水合硫酸铜和抗环血酸钠，所述五水合硫酸铜与抗环血酸钠的质量比为1:10,所述五水合硫酸铜与1_(对甲苯磺酰)咪唑的质量比为1:1;氮气保护搅拌12小时，用二氯甲烷萃取，用无水硫酸镁干燥，旋蒸得到粗产物B，对粗产物B用乙酸乙酯和石油醚柱层析分离， 乙酸乙酯与石油醚的体积比为1:10-20,分离后得到的固体即为检测甲醇的有机小分子荧光探针。
[0009]利用上述检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备方法制备得到的检测甲醇的有机小分子荧光探针，室温下，在甲醇中浸泡两分钟迅速过滤后，激发波长为320nm，发射波长为410nm，荧光强度为587〇
[0010]与现有技术相比，本发明的有益效果是:(1)小分子条件温和，制备简单，操作方便，环境友好，(2)对甲醇响应强，灵敏度高。【附图说明】
[0011]图1为本发明检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备方法小分子合成路线图；
[0012]图2为荧光探针在不同溶剂中的荧光发射光谱和荧光强度；[〇〇13]图3为乙醇中甲醇含量荧光强度曲线图；[〇〇14]图4为乙醇中甲醇含量变化趋势图。【具体实施方式】
[0015]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
[0016]本发明一种检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备方法，包括以下步骤:
[0017]步骤一:1-(对甲苯磺酰)咪唑的制备:在反应瓶中加入二氯甲烷和碳酸氢钠水溶液，搅拌形成溶液A，其中，二氯甲烷与碳酸氢钠水溶液的体积比为3:5;向溶液A中加入咪唑和甲苯磺酰氯，所述咪唑与对甲苯磺酰氯的质量比为1:3,所述甲苯磺酰氯与二氯甲烷的质量体积比为l:4g/mL;待咪唑和对甲苯磺酰氯溶解后向上述溶液中加入三乙胺，所述三乙胺占溶液A的体积比为0.7%，室温搅拌12小时;分液后的水相用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，抽滤得滤液，旋蒸浓缩至原体积的1/8得到浓缩液，向浓缩液中加入低极性有机溶剂，其中，低极性有机溶剂与浓缩液的体积比1:4,静置12小时得到粗产物A，将所述粗产物A过滤，用低极性有机溶剂洗涤两次，将得到的晶体于30°C真空干燥6小时，即得1-(对甲苯磺酰)咪唑；[〇〇18]步骤二:有机小分子荧光探针的制备:将适量的4-溴三苯胺和1-(对甲苯磺酰)咪唑加入到四氢呋喃溶液中得到溶液B，其中，4-溴三苯胺与1-(对甲苯磺酰)咪唑的质量比为 1.5:1，所述1-(对甲苯磺酰)咪唑与四氢呋喃溶液的质量体积比为l:50g/mL，接着向溶液B中加入五水合硫酸铜和抗环血酸钠，所述五水合硫酸铜与抗环血酸钠的质量比为1:10,所述五水合硫酸铜与1-(对甲苯磺酰)咪唑的质量比为1:1;氮气保护搅拌12小时，用二氯甲烷萃取，用无水硫酸镁干燥，旋蒸得到粗产物B，对粗产物B用乙酸乙酯和石油醚柱层析分离， 乙酸乙酯与石油醚的体积比为1:10-20,分离后得到的固体即为检测甲醇的有机小分子荧光探针。
[0019]实施例一:检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备如下:
[0020]步骤一、1 _(对甲苯磺酰)咪唑的制备:在反应瓶中加入150mL二氯甲烷和250mL碳酸氢钠水溶液，开启搅拌，随后加入12.75g咪唑，38.25g对甲苯磺酰氯，待固体溶解后在上述溶液中加入3mL的三乙胺，室温搅拌12小时；分液后的水相用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，抽滤得滤液，旋蒸浓缩至50mL，加入13mL低极性有机溶剂，静置过夜得到粗产物，将其过滤，用低极性有机溶剂洗涤两次，得到的晶体于30°C真空干燥6小时，得1-(对甲苯磺酰)咪唑；[〇〇21]步骤二:有机小分子荧光探针的制备:将3g的4-溴三苯胺和2g的1-(对甲苯磺酰) 咪唑加入到100mL的四氢呋喃溶液中，随后加入催化剂，所用催化剂为五水合硫酸铜和抗坏血酸钠，即加入五水合硫酸铜2g，抗环血酸钠20g;氮气保护搅拌12小时，用二氯甲烷萃取， 无水硫酸镁干燥，旋蒸得到粗产品，用乙酸乙酯、石油醚(1:20-1:10)柱层析分离，分离后得到最终产物。
[0022]本发明有机小分子荧光探针制备过程中小分子合成路线如图1所示，其中，产物中间的杂环可为咪唑、1，2，4-三唑、1，2，3-三唑的一种。[〇〇23]实施例二:如图2所示，本发明制备得到的荧光探针在不同溶剂中的荧光发射光谱如下，其中，荧光检测条件为狭缝宽度2.5/2.5。甲醇的检测方法是荧光检测方法，物质在不同溶剂中同样激发波长的条件最大发射波长不同，荧光强度也不同。可用于不同溶剂中甲醇含量的测定，可快速检测甲醇的含量。[〇〇24](1)在室温下，称量事先准备好的本发明荧光探针0.02g，在100mL正己烷中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为375nm，荧光强度为30,得到探针在正己烷中的发射波长曲线。[〇〇25](2)在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL四氢呋喃中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为386nm，荧光强度为21，得到探针在四氢呋喃中的发射波长曲线。[〇〇26](3)在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL乙腈中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为386nm，荧光强度为27,得到探针在乙腈中的发射波长曲线。[〇〇27](4)在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL甲醇中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为410nm，荧光强度为587，得到探针在甲醇中的发射波长曲线。[〇〇28](5)在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL乙醇中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为408nm，荧光强度为48,得到探针在乙醇中的发射波长曲线。[〇〇29](6)在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL乙酸乙酯中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为386nm，荧光强度为27,得到探针在乙酸乙酯中的发射波长曲线。
[0030](7)在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL二氯甲烷中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为402nm，荧光强度为23,得到探针在二氯甲烷中的发射波长曲线。[〇〇31](8)在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL丙酮中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，制样测试，激发波长为320nm，发射波长为399nm，荧光强度为27,得到探针在丙酮中的发射波长曲线。[〇〇32]实施例三:荧光探针测试乙醇中不同溶剂的甲醇含量，如图3和图4所示。[〇〇33] 在室温下，称量事先准备好的荧光分子探针0.02g，在100mL乙醇中浸泡两分钟，迅速将其过滤后，测试其荧光强度为48。
[0034]依次用0 ? 5mL、lmL、2mL、4mL、5mL、8mL、10mL、15mL、20mL、25mL、30mL、35mL、40mL、 45mL的甲醇溶液替换上述0 ? 5mL、lmL、2mL、4mL、5mL、8mL、10mL、15mL、20mL、25mL、30mL、 35mL、40mL、45mL的乙醇溶液配制上述所配溶液，即在乙醇中甲醇的含量依次为0 %、0.5 %、 1%、2%、4%、5%、8%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%，测试其荧光强度，发现乙醇中甲醇的含量测定，随着甲醇浓度(含量)的增加，荧光强度逐渐增强。[〇〇35]综上，本发明制备得到的有机小分子荧光探针可识别溶剂中甲醇含量，特别是乙醇中甲醇的含量测试。本发明荧光探针为独特的D-A体系有机小分子，通过扭转分子内电荷转移(ICT)实现较强的荧光响应，尤其是对于甲醇这类含有氢键的强极性溶剂。本发明制备得到的荧光探针具有对甲醇高度的荧光选择性响应，并且荧光强度随时间的延长，显著增强，具有易于制备，化学稳定性好，灵敏度高等优点。
[0036]尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的【具体实施方式】，上述的【具体实施方式】仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。
【主权项】
1.一种检测甲醇的有机小分子荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:1-(对甲苯磺酰)咪唑的制备:在反应瓶中加入二氯甲烷和碳酸氢钠水溶液，搅拌形成溶液A，其中，二氯甲烷与碳酸氢钠水溶液的体积比为3:5;向溶液A中加入咪唑和甲 苯磺酰氯，所述咪唑与对甲苯磺酰氯的质量比为1:3,所述甲苯磺酰氯与二氯甲烷的质量体 积比为l:4g/mL;待咪唑和对甲苯磺酰氯溶解后向上述溶液中加入三乙胺，所述三乙胺占溶 液A的体积比为0.7%，室温搅拌12小时；分液后的水相用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥，抽滤得滤液，旋蒸浓缩至原 体积的1/8得到浓缩液，向浓缩液中加入低极性有机溶剂，其中，低极性有机溶剂与浓缩液 的体积比1:4，静置12小时得到粗产物A，将所述粗产物A过滤，用低极性有机溶剂洗涤两次， 将得到的晶体于30°C真空干燥6小时，即得1-(对甲苯磺酰)咪唑；步骤二:有机小分子荧光探针的制备:将适量的4-溴三苯胺和1 -(对甲苯磺酰)咪唑加 入到四氢呋喃溶液中得到溶液B，其中，4-溴三苯胺与1 -(对甲苯磺酰)咪唑的质量比为1.5: 1，所述1 _ (对甲苯磺酰)咪唑与四氢呋喃溶液的质量体积比为1:50g/mL，接着向溶液B中加 入五水合硫酸铜和抗环血酸钠，所述五水合硫酸铜与抗环血酸钠的质量比为1:10,所述五 水合硫酸铜与1_(对甲苯磺酰)咪唑的质量比为1:1;氮气保护搅拌12小时，用二氯甲烷萃 取，用无水硫酸镁干燥，旋蒸得到粗产物B，对粗产物B用乙酸乙酯和石油醚柱层析分离，乙 酸乙酯与石油醚的体积比为1:10-20,分离后得到的固体即为检测甲醇的有机小分子荧光 探针。2.—种检测甲醇的有机小分子荧光探针，其特征在于，如权利要求1所述检测甲醇的有 机小分子荧光探针的制备方法制备得到的检测甲醇的有机小分子荧光探针，室温下，在甲 醇中浸泡两分钟迅速过滤后，激发波长为320nm，发射波长为41 Onm，荧光强度为587 〇
【文档编号】G01N21/64GK105968051SQ201610322139
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】王勇, 武志花
【申请人】天津大学