一种基于芘的铜离子比率型荧光探针及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于芘的铜离子比率型荧光探针及其制备方法和应用，该Cu2+荧光探针的结构式为
，该荧光探针的制备包括以下步骤：（1）1-芘甲醛与二乙烯三胺在无水乙醇中反应得到中间产物1-芘甲醛缩二乙烯三胺；（2）1-芘甲醛缩二乙烯三胺与噻吩-2-甲醛在无水乙醇中反应得到Cu2+荧光探针。本发明提供了一种合成步骤简单，响应迅速，可裸眼识别，能实现可逆操作，可循环利用的基于芘结构新颖的Cu2+比率型荧光探针分子及其制备方法，可以应用于中性条件下的水环境体系中Cu2+的测定；尤其是，该探针以两个不同的发射波长处荧光强度的比值I460/I375为信号参数，显著提高了检测的特异性与灵敏性，在0.2-20 μM对Cu2+有很好的线性关系；此外，该探针对Cu2+具有良好的选择性，与其它的金属离子作用时荧光强度比值I460/I375基本不变。
【专利说明】一种基于芘的铜离子比率型荧光探针及其制备方法和应用
[0001] 本发明涉及金属离子检测的荧光探针【技术领域】，尤其涉及一种基于芘的定量测定 铜离子浓度的比率型荧光探针及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 铜是生命体系中重要的微量元素和必要营养素。在各种过渡金属和重金属离子 中，除了锌和铁，铜是人体中第三个最丰富的元素，并且其在生物体的各种基本生理过程中 具有重要的作用，所以每天摄入一定量的铜对我们的健康是必不可少的。但是根据世界卫 生组织（WHO)的报道，一个成年人每天摄入的铜不能超过10-12毫克，如果细胞中铜离子的 浓度超标，会导致抑制神经性疾病，如阿尔茨海默(Alzheimes)病、缅克斯(Menkes)综合症 和肝豆状核变性（Wilsons)病等。此外，铜被广泛的运用到工业和农业中，所以它也是一种 严重的环境污染物。因此，寻找一种简便、快捷检测方法对铜离子的分析检测具有重要意 义。现有测定铜离子的方法主要是原子吸收光谱法和分光光度法，但前者需要相对复杂的 仪器和操作熟练的技术人员才能得到可靠的分析结果，并且检测费用高昂；而后者也需要 繁琐的操作(如化学转化、掩蔽、分离、萃取等消除干扰的预处理过程)，所以都不是理想的 识别和检测铜离子浓度的方法。荧光探针作为一种灵敏度高、用样量少、方便快捷且具有实 用价值的检测方法是检测重金属离子的有效手段。
[0003] 目前关于铜离子荧光探针的研究中，大多是基于单信号发射强度改变的荧光探 针，比如荧光淬灭（文献 I :F. -J. Huo，C. -X. Yin, Y. -T. Yang, J. Su，J. -B. Chao, D.-S. Liu, Anal. Chem. 84 (2012) 2219-2223;文献2 :K.C. Ko，J.-S· Wu, H.J· Kim, P. S. Kwon, J. ff. Kim, R. A. Bartsch, J. Y. Lee, J. S. Kim, Chem. Commun. 47 (2011) 3165-3167;文献 3 :H.S. Kumbhar, U.N. Yadav，B.L. Gadilohar, G.S. Shankarling, Sens. Actuators B: Chem. 203 (2014) 174-180.)或荧光增强型的荧光探针（文献 I: H. Qin, J. Ren, J. Wang, E. Wang, Chem. Commun. 46 (2010) 7385-7387 ;文献 2 : M. Li, Q. Liang, M. Zheng, C. Fang, S. Peng, M. Zhao, Dalton Trans. 42 (2013) 13509-13515 ;文献3:]\11^，！1.-5.1^，了.-2.1^〇，丄-￥.]\^&〇，8.-父.211&〇，56118· ActuatorsB: Chem. 188 (2013) 1235-1240 ;文献4在卩11，1^]\&1，6.1^11，！1.01即，8· Chen, Dyes Pigments 113 (2015) 70-77 ；M. Saleem, K. -H. Lee, J. Lumin. 145 (2014) 843-848 ;文献 5 :H. S. Kumbhar, U. N. Yadav, B. L. Gadilohar, G. S. Shankarling, Sens. Actuators B: Chem. 203 (2014) 174-180.)。这些基于单波长发射的荧光探针易受 一些因素的影响，比如：光漂白、探针分子的浓度、探针分子周围的微环境和光照射下的稳 定性等。而比率型的测定方法能够克服上述因素的影响。荧光比率法是通过记录两个荧光 发射峰的比率来实现对金属离子的检测的，它有利于增加响应范围，减少环境因素的影响。 但是迄今为止，文献已经报道了一些比率型的铜离子突光探针(文献I :Y. Zhou, F. Wang, Υ· Kim, S.-J. Kim, J. Yoon, Org. Lett. 11 (2009) 4442-4445 ;文献〗：^!^!·，]^]· Adhikari, A. Ramesh, G. Da, Inorg. Chem. 52 (2013) 743-752 ;文献 3 :Μ· H. Lee, H.J· Kim, S. Yoon, N. Park, J.S. Kim, Org. Lett. 10 (2008) 213-216;文献 4 :L. Yuan, W. Lin, B. Chen, Y. Xie, Org. Lett. 14 (2009) 432-435)，但这些比率型荧光 探针大多都是基于荧光共振能量转移（FRET)的机理来对铜离子进行检测的。一般来说，这 种基于荧光共振能量转移机理来检测金属离子的荧光探针都需要两种不同的荧光基团，所 以其合成比较复杂，因此迫切需要设计和合成一个只具有单荧光基团的比率型铜离子荧光 探针。
[0004] 芘具有荧光量子产率高、化学性质稳定和荧光寿命长的优点，特别是芘可以表现 出单体和激基缔合物的双重荧光，并且在芘的功能化系统中，芘从激基缔合物发射变为单 体发射的荧光强度比率的改变是很灵敏的，因此芘是一个设计比率型荧光探针理想的荧光 母体。而基于单个芘的铜离子比率型荧光探针报道甚少。由此可见，发明一种基于单芘的 铜离子比率型荧光探针具有非常重要的意义。
【发明内容】
[0005] 为了克服现有技术中的缺点，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造 性劳动后，提供了一种高灵敏度，高选择性，能裸眼识别，能实现可逆操作，可循环利用的基 于芘结构新颖的Cu 2+比率型荧光探针分子及其制备方法。
[0006] 本发明的技术方案是，一种基于芘的铜离子比率型荧光探针，其结构式如下：
【权利要求】
1. 一种基于芘的铜离子比率型荧光探针，其特征在于，其结构式如下：
2. 根据权利要求1所述的一种基于芘的铜离子荧光探针的制备方法，其特征在于它的 具体制备步骤为： (1) 1-芘甲醛缩二乙烯三胺的合成：将1-芘甲醛和二乙烯三胺按摩尔比1 :5混合于无 水乙醇溶液中，氮气保护下，60?80 °C下磁力搅拌回流5?10 h;减压蒸馏除去溶剂后得 到粗产品，用硅胶柱色谱提纯，得到1-芘甲醛缩二乙烯三胺； (2) 铜离子比率型荧光探针的制备：将1-芘甲醛缩二乙烯三胺和噻吩-2-甲醛按摩尔 比1:1混合于无水乙醇溶液中，氮气保护下，60?80 °C下磁力搅拌回流8?15 h;减压蒸 馏除去溶剂后得到粗产品后，用硅胶柱色谱提纯，得到铜离子比率型荧光探针。
3. 根据权利要求1所述的一种基于芘的铜离子比率型荧光探针，其特征在于：所述荧 光探针应用于测定体系中Cu2+的含量。
【文档编号】C07D333/22GK104498024SQ201410846656
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】李春艳, 吴银双, 李勇飞 申请人:湘潭大学