一种碘离子识别探针及其制备方法与流程

本发明涉及一种识别探针及其制备方法，尤其涉及一种碘离子识别探针及其制备方法，属于分析检测领域。

背景技术：

碘是人体重要的必需微量元素之一，碘摄入量过多或过少均可诱发各种甲状腺相关疾病的发生。对人体内碘含量的检测不仅在医学上具有非常重要的临床意义，还可以及时评价区域内人群的碘营养状况，及时指导正确调整饮食中的碘摄入量，进而降低由于碘缺乏而引起的病症发生率，对提高全民族人口素质具有重要意义。此外，我国有丰富的卤水资源，测定卤水中碘的含量，对于提碘和卤水的开发利用具有重要的作用。

针对碘离子的常规检测方法有很多，如化学分析法、原子光谱法、分光光度法、电感耦合等离子体质谱法等。化学分析法普遍存在步骤较多，对痕量检测结果误差较大，检测结果受共存杂质，如铁离子、碱性钙离子和硫化物影响较大。采用砷铈催化动力学法测定卤水中的碘离子含量，时反应试剂毒性较大，不符合实际检测要求。此外，有学者采用电化学方法，以及原子光谱法、电感耦合等离子体质谱法进行碘离子含量测定等，这些方法需要昂贵的仪器设备，而且对样品处理要求较高，程序繁琐不具备快速检测要求。

对碘离子实现快速、灵敏、准确、经济的检测方法非常重要。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种体系简单、操作方便、选择性高的碘离子识别探针及其制备方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种碘离子识别探针p，所述探针为吡啶芴基荧光共轭聚合物，其结构式如下：

一种碘离子识别探针的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：以i(9,9-二(6-溴己基)-2,7-二芴醛)为原料，在无水licl为催化剂的条件下与2,5-二氨基吡啶反应，得到中间产物ii：

步骤二：在n,n-二甲基乙酰胺为溶剂的条件下，中间产物ii与三甲胺反应得到吡啶芴基荧光共轭聚合物。

本发明还包括这样一些特征：

1.步骤一中2,5-二氨基吡啶与(9,9-二(6-溴己基)-2,7-二芴醛)的摩尔比为1:1～1:3；

2.所述步骤一反应温度在氮气保护下达到100～120℃，反应时间为8～24h；

3.所述步骤二在密封、常温常压下进行；

4.所述步骤二中的溶剂为dmf溶剂，所述步骤二的反应时间为48～72小时。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明合成方法简单，易于工业化生产，该发明可实现对碘离子实现快速、灵敏、准确、经济的检测，在实际应用时效率高，特别适合微量和痕量碘离子的检测。本发明荧光探针对碘离子检测选择性高，最低检测限为4.688×10^-7mol/l，且在0～25μmol/l范围内呈现出良好线性定量关系，适合痕量检测。

本发明吡啶芴基共聚物是一种能在光源激发下发出荧光的共轭聚合物，能与碘离子选择性结合，使聚合物荧光发生猝灭。该测试方法对其他离子的抗干扰能力强，能够实现对碘离子的特异性检测识别。

附图说明

图1是本发明的探针p对碘离子选择性荧光光谱识别，激发波长为330nm；

图2是本发明探针p对不同阴离子的荧光猝灭效率柱状图；

图3是当溶液中有其它共存阴离子时对探针p选择性识别i^-的影响图；

图4是i^-与探针p反应时间对溶液荧光强度的影像图；

图5是探针p在不同浓度溶液中i^-的荧光猝灭效率图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明设计并合成了一种全新结构的识别碘离子的荧光探针—吡啶芴基荧光共轭聚合物p。

本发明以i(9,9-二(6-溴己基)-2,7-二芴醛)和2,5-二氨基吡啶为原料进行聚合反应，得到的中间产物ii是一种中性聚合物，之后将ii侧链的溴进行取代反应，生成离子化的吡啶芴基荧光共轭聚合物p—离子识别探针。之后通过荧光检测手段，通过向最终产物聚合物p中加入各种不同阴离子后检测荧光信号的变化进行阴离子识别：聚合物p与碘离子发生特异性结合，发生荧光猝灭现象，该种特异性识别结果不受其他阴离子的干扰；同时以数据计算确定了该聚合物p对碘离子识别的最低检测限和线性测量范围。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种识别碘离子的荧光探针，其结构式如下：

一种上述的识别碘离子的探针的制备方法，其合成技术路线如下：

第一步：

第二步：

具体方法如下：

第一步：该方法以(9,9-二(6-溴己基)-2,7-二芴醛)为原料，在无水licl为催化剂的条件下与2,5-二氨基吡啶反应，得到中间产物ii。

在一些实施方案中：第一步反应2,5-二氨基吡啶与化合物i的摩尔比为1:1～1:3，第一步反应的温度需在氮气保护下达到100～120℃，第一步反应时间为8～24h。

第二步：在n,n-二甲基乙酰胺(dmac)为溶剂的条件下，中间产物ii与三甲胺(nme3)反应得到聚合物p。

在一些实施方案中：第二步反应需在密封条件下进行。第二步反正需在常温常压进行。所述步骤二中的溶剂为dmf溶剂，所述步骤二的反应时间为48～72小时。

反应产物通过核磁共振光谱仪(nmr)进行结构表征。

实施例1

碘离子识别探针p的制备与表征：

取0.02667g的9,9-二(6-溴己基)-2,7-二芴醛为原料，与过量3倍的0.0159g(0.15mmol)2,5-二氨基吡啶、量取25mldmf(除水)加入反应茄瓶中，加入0.5g(0.0118mol)催化剂无水licl，氮气保护下置于油浴锅中加热至110℃反应12h。反应结束后，将反应物慢慢滴加到500ml冰水混合物中使之沉降，后将沉淀物离心，用去离子水洗涤沉淀至上清液澄清，冷冻干燥。得到褐色粉末的中间产物ii为0.0204g，产率为48％。

分别取0.02g(32.2μmol)上述中间产物ii于100ml茄型瓶中，之后量取15mldmac，接着加入15ml30％三甲胺的水溶液，密封装置，常温常压搅拌反应3天。反应结束后出去溶剂dmac，并烘干，得到粉末产物，即识别探针p。

中间产物ii的表征：

核磁共振氢谱测定：¹hnmr(500mhz,cdcl3,tms,20℃,ppm)：δ＝8.20–8.18(d,ch＝n,2h),8.09-7.90(m,ph-h,6h),7.18-6.51(m,py-h,3h),4.30(s,-ch2-br,4h),2.20-1.80(t,-ch2-ch2-br,4h),1.52-1.2(t,-ch2-(ch2)4-br,4h),1.25-0.21(m,-ch2-ch2-(ch2)2-br,-ch2-(ch2)5-br,12h)。

聚合物p的表征：

核磁共振氢谱测定：¹hnmr(500mhz,dmso,tms,20℃,ppm)：δ＝8.30-8.20(s,ch＝n,2h),7.92-7.63(m,ph-h,6h),7.95-7.32(m,py-h,3h),3.54-3.42(m,-ch2-br,4h),3.12(s,-n-ch3,18h),2.05-1.81(m,-ch2-ch2-br,4h),1.30-1.11(m,-ch2-(ch2)4-br,4h),1.12-0.21(m,-(ch2)2-(ch2)2-br,-ch2-(ch2)5-br,12h)。

实施例2：

探针p对碘离子的荧光识别与检测：

如图1所示，向10μmol/l探针分子p的pbs(ph＝7)缓冲溶液体系中，分别加入阴离子溶液(so4^2-、clo4^-、hco3^-、oh^-、f^-、cl^-、br^-、i^-)使其浓度达到100mmol/l，荧光实验是在美国pe公司生产的型号ls55的荧光分光光度计上测定的。从图中我们可以发现不的阴离子都能使探针p发生不同程度的荧光猝灭，其中碘离子最为显著。这一现象说明探针分子p对碘离子有着独特性响应。

如图2所示，在阴离子浓度为100mmol/l时计算荧光猝灭效率，从图中可以看出，不同阴离子都能使探针分子p荧光发生不同程度的猝灭，但加入i^-的样品中荧光猝灭效果显著，荧光猝灭效率高达68.8％。，说明探针分子p能明显识别出i^-。

如图3所示，以不加阴离子的10μmol/l探针分子p的pbs(ph＝7)缓冲溶液体系为空白对照，测试空白对照的荧光强度；然后向探针分子p的缓冲体系中加入100mmol/li^-，测试荧光强度；随后分别加入溶有10倍摩尔量的其它阴离子(so4^2-、clo4^-、hco3^-、no3-、oh^-、f^-、cl^-、br^-)，在激发波长330nm处，测定溶液的荧光强度。计算得到加入干扰离子的荧光猝灭效率与未加干扰离子的荧光猝灭效率最大相差2.4％。从图3中可以看出，当溶液中大量存在其他阴离子时，探针分子p对碘离子的选择性识别并不影响。如图4所示，以10μmol/l探针分子p的pbs(ph＝7)缓冲溶液体系为空白对照，先测试空白对照的荧光强度，随后加入10倍摩尔量的i^-，立刻监测荧光强度随时间的变化情况。

如图4所示，在探针分子p的溶液中加入100mmol/l的i^-经过1min后，荧光强度随时间就已经基本不变，由此可得探针分子p能对i^-实现快速检测，在实际应用时效率很高。

如图5所示，在10μmol/l探针分子p的pbs(ph＝7)缓冲溶液体系中，逐渐加入i^-，其浓度分别为0、5、10、15、0、25、30、40、50、60、70、80、90、100μmol/l，在激发波长330nm处测定溶液荧光强度。从图中可以看出当i^-浓度在0～25μmol/l范围内呈现出良好线性关系(r＝0.99724)使用3σ的iupac标准计算得到的检出限为4.688×10^-7mol/l。