一种荧光增强型探针化合物的制备以及三价铬离子检测的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种新型荧光探针化合物的制备以及三价铬离子检测，属于荧光探针技术领域。
技术背景
[0002]重金属和过渡金属广泛存在于自然界中，然而大量的富集往往会对环境以及生物体造成严重的重金属污染。铬离子作为人体必需的微量元素之一，对人体的正常新陈代谢起着重要作用。比如，铬离子也可以防止细胞内遗传物质的基因突变、调节糖类和脂质的代谢、降低血液中胆固醇和甘油三脂的水平。铬的不足也易导致动脉硬化、糖尿病等严重疾病发生。相反，铬的过量摄取却会造成中毒，引起肾脏、肝脏、神经系统等方面的病变。在工业上，铬及其化合物也被广泛用于冶金、电镀、皮革、颜料、印染、涂料等工业生产中，大量废气、废液的排放往往导致其以离子形态进入生态环境。因此，准确监测环境及生物体中的铬离子水平具有重要意义。
[0003]常用的铬离子识别和测定方法主要有分光光度法、高效液相分析法、原子吸收法等，这些传统的测试方法往往具有选择性差、预处理复杂、需要昂贵的仪器等缺点。近年来，荧光光谱法由于具有仪器设备简单、灵敏度高、检测限低、方便快捷等特点已成为重金属离子监测的最有效手段之一。目前，荧光探针已经被广泛应用于许多重大疾病的影像学和临床诊断研宄中。因此，设计、合成具有高选择性和高灵敏度的、可用于监测铬离子的新型荧光分子探针已成为科研人员广泛关注的热门研宄课题。
[0004]现有技术CN103387830A提供一种铬离子荧光探针化合物及其制备方法，但是所述荧光探针的设计合成复杂、荧光量子产率不高、检测限不够低，因此难以达到当前科学研宄以及实际应用的要求。基于以上不足，本发明所设计的荧光探针具有以下优势:仅需三步简单的合成；测试样品前处理简单；探针分子稳定性高；对目标离子响应速度快；选择性和灵敏度高；检测限低。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，本发明提供一种三价铬离子荧光探针化合物，可以灵敏检测三价铬离子。
[0006]本发明还提供所述检测三价铬离子荧光探针化合物的制备方法与应用。
[0007]本发明的技术方案如下:
一种三价铬离子荧光探针化合物，具有图1中的化合物I。
[0008]本发明所述的三价铬离子荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤:
(I)将氰基联苯酚与无水氯化镁、无水三乙胺混合溶于无水乙腈中，在氮气保护下，加入多聚甲醛并搅拌回流，得到图2中的产物II。
[0009](2)上步制得化合物II与2-氯甲基吡啶盐酸盐、无水碳酸钾、碘化钾混合溶于乙腈中，搅拌回流，得到图3中的产物III。
[0010](3)上步制得化合物III与菲醌、乙酸铵混合溶于乙醇中，加入乙酸作催化剂，反应回流，得到图4中的产物I。
[0011]根据本发明，优选的，步骤(I)所述氰基联苯酚、无水氯化镁、无水三乙胺、多聚甲醛的摩尔比为2:3:8:30 ；
根据本发明，优选的，步骤(2)所述2-氯甲基吡啶盐酸盐、化合物I1、无水碳酸钾、碘化钾的摩尔比为2:2:10:1;
根据本发明，优选的，步骤(3)所述菲醌、乙酸铵、化合物III的摩尔比为1:10:1。
[0012]更为详细的，所述的三价铬离子荧光探针化合物的制备方法，步骤如下:
(a)取氰基联苯酚0.31克、无水氯化镁0.22克置于烧瓶中，氮气保护，在加入0.61克无水三乙胺和20毫升乙腈，搅拌使其混合均匀，加入多聚甲醛0.66克，加热回流6小时。反应停止后，加入少量水淬灭，过量稀盐酸酸化，混合物用乙酸乙酯萃取3次，干燥，硅胶柱纯化，得产物II。
[0013](b)取样品II 1.1克，2-氯甲基吡啶盐酸盐0.82克，无水碳酸钾2.5克，碘化钾0.36克，共同置于烧瓶中，并加入35毫升乙腈溶解。加热回流6小时后，停止反应，过滤除去无机盐，得到的粗产物浓缩，硅胶柱纯化，得产物III。
[0014](C)取菲醌0.04克，乙酸铵0.16克共同置于15毫升乙醇中，再加入1.5毫升二氯甲烷。待全溶后，稍冷，加入样品III和一滴乙酸。反应2小时后，滤膜抽滤，乙醇洗涤得产物探针I。
[0015]本发明所述的三价铬离子荧光探针化合物的应用，可广泛用于土壤或水体中的三价络尚子含量。
[0016]进一步优选的，所述荧光探针用于在pH=7.0的N，N-二甲基甲酰胺和水体积比1:1的溶液中三价铬离子的快速检测。在50% N，N-二甲基甲酰胺溶液中最低可探测的铬离子浓度为10〃 mol/Lo
[0017]本发明通过实验验证，所述荧光探针在pH=7.0的N，N- 二甲基甲酰胺和水体积比1:1的溶液中，用波长300 nm的光作为激发波长，在波长为412 nm处具有弱的荧光，一旦加入络离子，溶液在412 nm处荧光迅速增强，而其他金属离子加入后溶液的荧光没有明显变化，对铬离子具有很高的选择性，如图1所示。
[0018]将本发明的荧光探针化合物加入含有50% N, N-二甲基甲酰胺的水溶液中，配成荧光探针化合物浓度为20微摩尔每升的溶液，用HEPES缓冲溶液调节pH=7.0，加入不同浓度的铬离子，用波长300 nm的光激发，在波长412 nm处的荧光依次增强。得出工作曲线如图2所示，通过测定待测样品的荧光强度，就可以定量的计算出铬离子的浓度。
[0019]本发明的荧光探针具有以下优势:仅需三步简单的合成；测试样品前处理简单；探针产物稳定性高；对目标离子响应速度快；选择性和灵敏度高；检测限低。
【附图说明】
[0020]图1为本发明实施例1荧光探针分子结构图。
[0021]图2为本发明实施例2化合物II分子制备及结构图。
[0022]图3为本发明实施例2化合物III分子制备及结构图。
[0023]图4为本发明实施例2化合物I分子制备及结构图。
[0024]图5为本发明实施例1荧光离子探针在含有50% N, N- 二甲基甲酰胺的水溶液中(pH=7.0)，与不同金属离子作用后的荧光强度，对铬离子有高选择性。
[0025]图6为本发明的荧光探针与不同浓度的三价铬离子的荧光强度工作曲线图。
[0026]图7为本发明的荧光探针的核磁图。
【具体实施方式】
[0027]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。实施例中的各种原料均来自于市场购买。
[0028]实施例1、中间产物II的合成实验
取氰基联苯酚0.31克、无水氯化镁0.22克置于烧瓶中，氮气保护，在加入0.61克无水三乙胺和20毫升乙腈，搅拌使其混合均匀，加入多聚甲醛0.66克，加热回流6小时。反应停止后，加入少量水淬灭，过量稀盐酸酸化，混合物用乙酸乙酯萃取3次，干燥，硅胶柱纯化，得产物