一种含有聚酰胺胺‑蒽基席夫碱的荧光探针化合物及其制备方法和用途与流程

本发明涉及一种含有聚酰胺胺-蒽基席夫碱的荧光探针化合物及其制备方法和用途，属于金属离子检测和荧光分子探针领域。

背景技术：

金属是生物体的必需品，因为它们在包括新陈代谢、应激性和适应性在内的许多基本过程中起着关键作用。一些微量元素在低浓度时对关键的生理过程非常重要，但在高浓度下会引起健康问题。除此之外，有些重金属，例如汞，即使在较低浓度下也会对有机体造成严重损害，它被环境保护署(epa)认为是一种非常危险的元素。汞离子对人类的危害与其化学性质是密切相关的。hg²⁺对蛋白质和酶的巯基具有高的亲和性，过量的汞将损害人类的中枢神经、dna，细胞分裂以及内分泌系统。所以简单、有效、快速地检测hg²⁺的方法是非常重要的。

目前对hg²⁺测定方法的研究已有不少报道，但也存在着仪器昂贵、分析成本高等缺点。荧光检测法具有灵敏度高、选择性专一、响应时间短等优点，备受人们的青睐。近年来，荧光探针的研究和应用已经取得了很大的进展。荧光探针是利用探针与目标物质结合前后荧光性质的变化实现对目标物质的识别检测，具有选择性好、灵敏度高、实时原位检测、操作方法简便等优势。

技术实现要素：

本发明旨在提供一种含有聚酰胺胺-蒽基席夫碱的荧光探针化合物及其制备方法和用途。所要解决的技术问题是通过分子设计合成能够检测识别hg²⁺的荧光探针。

由于荧光探针的识别性能与探针分子的空间结构有关，所以本发明基于c＝n异构化机理，以9-蒽醛为荧光发色团母体，乙醇胺为核、末端为肼基的0代聚酰胺胺提供配位所需的o和n原子，设计并合成了一种新型分子结构的荧光探针化合物。

本发明含有聚酰胺胺-蒽基席夫碱的荧光探针化合物，其结构式见下式1：

本发明含有聚酰胺胺-蒽基席夫碱的荧光探针化合物的制备方法，是由基于聚酰胺胺的肼与9-蒽醛进行缩合反应，得到目标产物。

所述基于聚酰胺胺的肼为乙醇胺为核、末端为肼基的0代聚酰胺胺，结构式为：

本发明含有聚酰胺胺-蒽基席夫碱荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤：

称取基于聚酰胺胺的肼1.0mmol溶于5ml无水乙醇中，9-蒽醛2.2mmol溶于50ml无水乙醇中，搅拌溶解后混合于反应器中，加入两滴冰醋酸作催化剂，升温至80℃回流反应6h；反应结束后冷却，抽滤，无水乙醚洗涤，无水乙醇重结晶，抽滤、洗涤并干燥，得到目标产物。

本发明目标产物的合成路线如下：

本发明含有聚酰胺胺-蒽基席夫碱荧光探针化合物的用途，是在定性或定量检测hg²⁺时作为检测试剂的应用。

本发明含有聚酰胺胺-蒽基席夫碱荧光探针化合物的应用，是将所述荧光探针化合物作为检测试剂使用，在含水介质中进行荧光光谱测定，通过荧光强度的变化实现对hg²⁺的定性或定量检测。

所述含水介质为乙腈和水按体积比1：1构成的混合溶液。

本发明目标产物具有c＝n结构，含有蒽基的聚酰胺胺席夫碱衍生物，其分子结构特征是席夫碱化合物结构中乙醇胺为核的聚酰胺胺提供亲水的羟基以及o和n等配位原子，可以在含水介质中与一些金属离子结合形成配位分子，产生特定的荧光现象。

本发明荧光探针化合物可用于识别和检测hg²⁺离子。

本发明的有益效果体现在：

本发明荧光探针化合物具有高选择性和较好的抗干扰能力，可以通过荧光光谱法实现仅对hg²⁺离子的识别，同时对hg²⁺离子识别不受其他金属离子的影响。

本发明荧光探针化合物可用于在含水介质中对hg²⁺离子的快速识别、定量检测。

附图说明

图1为本发明荧光探针化合物l在乙腈和水体积比为1：1的混合溶液中加入不同金属离子的荧光光谱(λex＝385nm)。

图2为本发明荧光探针化合物l在乙腈和水体积比为1：1的混合溶液中hg²⁺的荧光滴定光谱(λex＝385nm)。

图3为本发明荧光探针l在乙腈和水体积比1:1的混合溶液中在480nm处的荧光强度与hg²⁺浓度的关系(λex＝385nm)。

图4为本发明荧光探针化合物l在乙腈和水体积比为1：1的混合溶液中金属离子选择性和抗干扰柱状图；代表l乙腈溶液中加入不同金属离子的荧光强度；代表在乙腈和水体积比为1：1的混合溶液中加入不同金属离子和hg²⁺离子的荧光强度(λem＝480nm)。

具体实施方式

本发明可以通过以下的实施例进一步说明，但不仅仅局限于实施例。

实施例1：本发明荧光探针化合物(l)的合成

称取基于聚酰胺胺的肼0.233g(1.0mmol)溶于5ml无水乙醇中，9-蒽醛0.453g(2.2mmol)溶于50ml无水乙醇中，搅拌溶解后混合于反应器中，加入两滴冰醋酸作催化剂，升温至80℃回流反应6h；反应结束后冷却，抽滤，无水乙醚洗涤，无水乙醇重结晶，抽滤、洗涤并干燥，得到目标产物0.297g，产率79.5％。

ft-ir(kbr，cm^-1)：3413(o-h伸缩振动)，3197，3056(苯环上的c-h伸缩振动)，2945(-ch2伸缩振动)，1657，1557(苯环的c＝c伸缩振动)，1371(-c-h弯曲振动)，

¹hnmr(400mhz,dmso-d6):11.44(d,j＝36.0hz,2h),9.24(dd,j＝47.0,17.1hz,4h),8.86–8.33(m,4h),8.09(dt,j＝28.0,14.3hz,6h),7.72–7.25(m,6h),3.30(d,j＝9.6hz,2h),2.90(dd,j＝27.3,6hz,4h),2.73–2.24(m,6h)

esi-ms:m/z理论值610.27for[c38h35n5o3+h]⁺,实测值610.28.

实施例2：荧光探针化合物l的荧光光谱测定

准确称量荧光探针化合物l质量30.5mg，溶解并配制成浓度为1.0×10^-2mol/l的dmf储备溶液；用乙腈和水体积比为1：1的混合溶液将储备液稀释成浓度为1.0×10^-5mol/l的待测溶液。取3ml浓度为1.0×10^-5mol/l的待测溶液于石英比色皿中，然后分别加入12μl浓度为1.0×10^-2mol/l的各种金属离子(na⁺，k⁺，ag⁺，ca²⁺，mg²⁺，mn²⁺，cd²⁺，cr³⁺，cu²⁺，ni²⁺，co²⁺，fe³⁺，fe²⁺，hg²⁺)溶液，摇匀，1分钟后在λ＝385nm的激发波长下测定其荧光发射光谱(如图1所示)，结果显示没有加入金属离子时，荧光探针化合物l在λ＝480nm处有个较强的荧光峰，hg²⁺离子的加入对荧光探针化合物l在480nm处荧光发光峰具有明显的荧光淬灭效应。加入hg²⁺后，荧光探针化合物l的荧光峰强度降低了约6倍；而其它金属离子如：na⁺，k⁺，ag⁺，ca²⁺，cu²⁺，mg²⁺，mn²⁺，zn²⁺，cd²⁺，ni²⁺，co²⁺，fe²⁺，hg²⁺荧光强度均无明显变化。

实施例3：荧光探针化合物l的荧光光谱滴定实验及检测限的测定

取3ml浓度为1.0×10^-5mol/l的待测溶液于石英比色皿中，分别加入6、12、18、24、30、36、42、48、54、60、66、72μl浓度为1.0×10^-3mol/l的hg²⁺离子水溶液，摇匀，平衡后测定溶液的荧光光谱(如图2所示)，随着hg²⁺离子的加入，荧光探针化合物l在λex＝385nm激发下的荧光强度逐渐降低。通过离子浓度与荧光强度的关系曲线(如图3所示)可知，在0.2×10^-6～1.8×10^-5mol/l范围内，hg²⁺离子浓度与荧光强度呈较好的线性关系(r＝0.99)，荧光探针化合物l对hg²⁺离子的检测限为4.24×10^-7mol/l。

实施例3：荧光探针化合物l对hg²⁺离子识别的选择性和抗干扰性

取3ml浓度为1.0×10^-5mol/l的待测溶液于石英比色皿中，加入3μl浓度为1.0×10^-2mol/l的hg²⁺离子后，再分别加入3μl浓度为1.0×10^-2mol/l的各种金属离子(na⁺，k⁺等)溶液，摇匀，1分钟后在λ＝385nm的激发波长下测定其荧光发射光谱，结果显示加入其它金属离子如：na⁺，k⁺等均对荧光探针化合物l的荧光强度几乎没有影响(如图4所示)，这就表明了荧光探针化合物l对hg²⁺离子识别具有较高的选择性和较好的抗干扰能力。