专利名称：N,n’-二-[3-羟基-4-(2-苯并咪唑)苯基]脲及作为锌离子荧光探针的应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及荧光探针领域，具体涉及一种结构新颖的激发态分子内质子转移-脲 衍生物N，N’ - 二 -[3-羟基-4-(2-苯并咪唑)苯基]脲(简称4-DHBIU)的结构，以及此 化合物作为荧光探针在Zn2+浓度检测中的应用。
背景技术：
激发态分子内质子转移(ESIPT)化合物，由于具有E-Y-T-K-E四能级跃迁行为 和较大的Stokes位移，可以被广泛的应用到激光染料，电致发光材料，紫外光稳定剂，化学 传感器，生物化学等各种领域，是一种新型的具有广泛用途的功能性材料。近十年来，人们 利用该类化合物的ESIPT性质，将这类化合物成功的应用到对阴、阳离子的检测中，开发出 了许多性能优异的荧光探针[1，2]。鉴于Zn2+是生物体内重要元素之一，在基因表达、蛋白 质之间相互作用等方面起着重要作用[3，4]，而过量的Zn2+可能造成环境污染[5]，因此其 中一类重要的荧光探针是关于检测Zn2+的。近年来，2_(2，-羟苯基)苯并唑类(HBX，X = 0，S，NH)作为Zn2+荧光探针已得到 了广泛的研究。Fahrni等[6]在2001年最早开发出基于HBX荧光母体的水溶性Zn2+荧光 探针，Zhang等[7]将HBX引入到高聚物中也可以作为Zn2+的荧光探针，而HBX对Zn2+的亲 和性通常较弱，因此Arai等[8]在含有HBX功能基团的分子中引入另一个与Zn2+有强相互 作用的位点，用于提高对Zn2+的亲和能力，Tian等[9]设计出一类结构对称的含有两个HBX 官能团的Zn2+荧光探针，这些基于HBX的Zn2+荧光探针化合物通常是荧光增强型检测试剂， 但HBX分子自身荧光较弱，使得以上基于HBX的荧光探针对Zn2+的工作浓度范围通常较窄， 约为 1(Γ5 1 O^mol/Lο[1]Χ· B. Zhang, G. Cheng, W. J. Zhang, et al. Talanta. 71 (2007) 171[2] J. K. Lee, J. Na, T.H.Kim, et al. Materials Science and Engineering C. 24(2004)261[3] J. M. Berg, Y. Shi. Science. 271 (1996) 1081[4]M. P. Cuajungco, G. J. Lees. Neurobiol. Dis. 4(1997) 137[ 5 ] J. Mertens , F. Degryse, D. Springael , et a 1. Environ. S c i . Technol. 41(2007)2992[6]M. M. Henary, C. J. Fahrni. J. Phys. Chem. A. 106 (2002) 5210[7] Q. J. Ma, X. B. Zhang, X. H. Zhao et al. Spectrochimica Acta Part A. 73(2009)687[8] A. Ohshima, A. Momotake, T. Arai. Tetrahedron Lett. 45(2004)9377[9] Y. Q. Tian, C. Y. Chen, C. C. Yang, et al. Chem. Mater. 20 (2008) 197
发明内容
本发明的目的是提供
种新颖的激发态分子内质子转移-脲衍生物N，
N，-二-[3-羟基-4-(2-苯并咪唑)苯基]脲(简称4-DHBIU)的结构，并将化合物4-DHBIU 作为比率荧光识别探针用于Zn2+的浓度检测，此化合物对Zn2+的浓度有较宽的检测范围，且 选择性和灵敏度高，重现性好。本发明的技术方案N，N’ - 二-[3-羟基-4_(2-苯并咪唑)苯基]脲(简称 4-DHBIU)，其分子结构式如下 4-DHBIU的合成路径如下 4-DHBIU 的应用4-DHBIU作为比率荧光识别探针检测Zn2+浓度的方法准确配制 1X 10_9-1 X 10_6mol/L 4-DHBIU乙腈溶液，并向该溶液中加入Zn2+水溶液标准样品，配制成含 Zn2+浓度为liT-K^mol/L的4-DHBIU乙腈溶液标准样品5-30个，测定荧光光谱，随着Zn2+浓 度的增加，荧光光谱上445nm处荧光峰强度逐渐降低，且在395nm处出现新峰，荧光强度逐渐 增强，以395nm处和445nm处荧光峰面积的比值(A395/A445)作为纵坐标，Ig c (c为Zn2+摩尔浓 度)为横坐标做工作曲线，荧光峰面积的比值(A395A445)与Zn2+浓度c的趋势线方程是A395A445 = 10. 971e0.91761gc 4-DHBIU对Zn2+的工作浓度范围1 X 1(Γ6 1 X l(T2mol/L，检测下限可达到 8X l(T7mol/L，且 Fe2+，Fe3+，Cd2+，Co2+，Mn2+，Cu2+，Ni2+，Sn4+，Sn2+，Cr3+，Mg2+，Hg2+ 和 Pb2+ 均不 干扰Zn2+浓度的测定，实际样品与工作曲线对照，其加标回收率均在所要求的范围之内。
本发明所达到的有益效果是化合物4-DHBIU分子结构高度对称，分子平面性好， 具有优越的发光性能，且分子具有两个等同的与Zn2+作用的部位，对Zn2+检测有较高的灵敏 度和选择性，重现性好。化合物4-DHBIU作为比率荧光识别探针检测Zn2+的浓度，工作浓度 范围宽1X10_6 lX10_2mol/L，检测下限可达到8X10_7mol/L。适用于生物化学和环境化学等领域中宽浓度范围内Zn2+的检测。此化合物在检测锌离子方面为比率荧光识别探针， 从而消除了荧光增强型探针等受外界不稳定性带来的误差，例如仪器的系统误差，背景误 差等，使其灵敏度加高。
图1是实施例2中4-DHBIU在乙腈溶液中395nm处和445nm处荧光峰面积的比值 (A395A445)与Ig c(c为Zn2+摩尔浓度)关系的工作曲线。
具体实施例方式实施例14-DHBIU合成过程(1) 2-(4-氨基-2-羟基苯基)苯并咪唑(4-AHBI)的合成将10. 8g(0. Imo 1)邻二苯胺与15. Ig (0. Imol) 4_氨基水杨酸加入到IOOmL的多聚 磷酸(PPA)中，在通氮气保护的条件下于180°C搅拌4h，反应液冷却后用大量的冰水稀释， 再依次用NaOH溶液与Na2CO3溶液调至中性，析出大量的沉淀，将其过滤，得到淡黄色的粗 产物，再用乙酸乙酯/ 二氯甲烷=3/1 (V/V)的洗脱剂快速过硅胶柱将产品纯化，4-AHBI的 产率84%。(2) N，N，- 二 -[3-羟基 ~4~(2~ 苯并咪唑)苯基]脲(4-DHBIU)合成将0. 225g(Immol)4-AHBI 和 0. 099g(0. 6mmol)羰基咪唑(CDI)加入至Ij 20mL 甲苯 中，在干燥和通氮气保护的条件下搅拌回流至出现大量的淡黄色固体，12h后停止反应，过 滤得到粗产物为淡黄色固体，用DMSO结晶纯化，所得产物4-DHBIU为黄色固体物质，产率 91%。实施例2用250mL容量瓶配制成5X10_7mOl/L 4-DHBIU乙腈溶液，然后分别取IOmL此 溶液加入到 18 个 IOmL 容量瓶中，分别配制 4X10-4mol/L，5X10-4mol/L，lX10-3mol/L， 2. 5X l(T3mol/L，4X l(T3mol/L，5X l(T3mol/L，IX l(T2mol/L，2. 5 X l(T2mol/L，4X l(T2mol/ L, 5 X 10_2mol/L, 1 X 10_1mol/L, 2. 5 X 10_1mol/L, 4 X 10_1mol/L, 5 X 10_1mol/L, 1. Omol/L, 2. 5mol/L，4. Omol/L, 5. Omol/L 的 Zn2+水溶液，各取 20μ L 力口入至Ij 18 个 IOmL 4-DHBIU 乙 腈溶液中，这样就近似认为Zn2+浓度分别为8 X 10_7mO 1 /L，1 X 10_6mo 1 /L，2 X 10_6mo 1 /L， 5X l(T6mol/L，8Xl(T5mol/L，IX l(T5mol/L，2X l(T5mol/L，5X l(T5mol/L，8X l(T5mol/L， 1 X l(T4mol/L，2 X l(T4mol/L，5 X l(T4mol/L，8 X l(T4mol/L，1 X l(T3mol/L，2 X l(T3mol/L， 5X10-3mol/L，8X10-3mol/L，lX10-2mol/L，摇勻后静置半小时测定荧光光谱。以395nm处 和445nm处荧光峰面积的比值(A395A445)作为纵坐标，Ig c (c为Zn2+摩尔浓度)为横坐标 做工作曲线，工作曲线见图1，二者呈现指数关系，荧光峰面积的比值(A395ZA445)与Zn2+浓度 c的趋势线方程是A395A445 = 10. 971e0.91761gc加标回收率计算举例待测样荧光峰面积比值[A395A4J1 = 0. 275，计算浓度C1 = 9. 61 X lO—W/L，加入2. 25X 10_5mOl/L的标准Zn2+溶液，测定荧光峰面积比值[A395A445J2 =0. 298，计算加标回收率为97. 3%0
权利要求
N，N’ 二 [3 羟基 4 (2 苯并咪唑)苯基]脲(简称4 DHBIU)，其特征在于，分子结构式如下FSA00000220323200011.tif
2.如权利要求1所述的N，N’ - 二 -[3-羟基-4-(2-苯并咪唑)苯基]脲作为锌离子 荧光探针的应用，其特征在于包括以下步骤准确配制IXliT9-I X l(T6m0l/L4-DHBIU乙腈 溶液，并向该溶液中加入Zn2+水溶液标准样品，配制成含Zn2+浓度为KT-liTmol/L的标准 样品5-30个，测定荧光光谱，随着Zn2+浓度的增加，荧光光谱上445nm处荧光峰强度逐渐降 低，且在395nm处出现新峰，荧光强度逐渐增强，以395nm处和445nm处荧光峰面积的比值 (A395A445)作为纵坐标，Ig c(c为Zn2+摩尔浓度)为横坐标做工作曲线，荧光峰面积的比值 (A395A445)与Zn2+浓度c的趋势线方程为 A395A445 = 10. 971e0.91761gc。
全文摘要
N，N’-二-[3-羟基-4-(2-苯并咪唑)苯基]脲及作为锌离子荧光探针的应用，配制1×10-9-1×10-6mol/L 4-DHBIU乙腈溶液，加入Zn2+水溶液标准样品，配制成含Zn2+浓度为10-7-10-1mol/L的标准样品5-30个，测定荧光光谱，随着Zn2+浓度的增加，445nm处荧光峰强度逐渐降低，395nm处出现新峰，荧光强度逐渐增强，以395nm处和445nm处荧光峰面积的比值(A395/A445)作为纵坐标，lg c(c为Zn2+摩尔浓度)为横坐标做工作曲线。化合物4-DHBIU对Zn2+检测有较高的灵敏度和选择性，重现性好。适用于宽浓度范围内Zn2+的检测。
文档编号C07D235/18GK101914063SQ201010247569
公开日2010年12月15日 申请日期2010年8月5日 优先权日2010年8月5日
发明者吴玉防, 尹静梅, 崔颖娜, 贾颖萍 申请人:大连大学