一种罗丹明衍生物荧光探针、制备方法及其应用

本发明属于光学传感成像检测，特别是涉及一种罗丹明衍生物荧光探针、制备方法及其应用。

背景技术：

1、铜离子作为人体必需的重金属离子，在人体内含量仅次于铁离子和锌离子，是生物体系中重要的过渡元素。神经元细胞质中铜离子水平不足或过高可能会导致一些神经性疾病，如胃肠道疾病、肾损伤、阿尔茨海默病和家族性肌萎缩性侧索硬化；此外，铜离子也是一种重要的环境污染物，铜在自然界中通过大气、水、土壤、岩石和生物来进行循环，铜污染是环境污染的重要因素之一，主要来源为铜烟尘、废水、废渣。

2、传统的分析检测方法有色谱、光谱和电化学分析法，但因设备昂贵、预处理繁杂、耗时长，不适合实时检测，而荧光探针对目标物质有特异性识别功能，且对目标物响应后通过荧光的变化可直观地实现检测，然而，当应用于环境和生物检测时，它们仍然存在不足之处，如斯托克斯位移小、荧光信号“开关”变化受到铜的顺磁性影响大、选择性和水溶性差，需要我们开发新的荧光探针来解决这些问题。

3、因此，设计和开发用于生物和环境中铜离子检测的高选择性发光传感器对生命科学和环境科学具有重要意义。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种罗丹明衍生物荧光探针、制备方法及其应用，用于高选择性、高灵敏性的响应cu2+在水中的检测。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种罗丹明衍生物荧光探针，所述荧光探针具有如下所示的化学结构式：

3、

4、本发明还提供一种罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

5、s1、合成化合物ⅰ；

6、s2、将所述化合物ⅰ溶于甲醇中，在搅拌并冷却的条件下逐滴加入浓硫酸，回流反应20～25h；反应结束后，去除多余的甲醇，将残留液倒入冰水混合物中，并调节ph至中性，然后用ch2cl2进行萃取，合并有机相后，采用无水硫酸钠干燥，浓缩，得到粗产物ⅱ；将所述粗产物ⅱ采用硅胶柱色谱分离提纯，得到化合物ⅱ；

7、s3、将所述化合物ⅱ溶于甲醇中，室温下逐滴滴加一定量的2-肼吡啶，在氮气保护下回流反应，冷却后离心，并用甲醇洗涤，得到化合物ⅲ，即为罗丹明衍生物荧光探针。

8、优选地，步骤s1中所述化合物ⅰ的合成方法包括以下步骤：

9、s11、将化合物a和化合物b按照配比混合，在冷却条件下逐滴加入浓硫酸，于80～100℃下反应24～48h，得到反应液；

10、其中，化合物a的化学结构式为：化合物b的化学结构式为

11、s12、将所述反应液倒入冰水混合物中，并调节ph至中性，然后用ch2cl2进行萃取，合并有机相后，采用无水硫酸钠干燥，浓缩，得到粗产物ⅰ；

12、s13、将所述粗产物ⅰ采用硅胶柱色谱分离提纯，得到化合物ⅰ。

13、优选地，步骤s11中所述化合物a与所述化合物b的摩尔比为1:1～1:1.2。

14、优选地，步骤s11中所述化合物a与所述化合物b的总质量与所述浓硫酸的质量之间的比例为1:2～1:2.5。

15、优选地，步骤s13中采用硅胶柱色谱分离提纯时所用的洗脱剂为pe/etoac。

16、优选地，所述洗脱剂中pe与etoac的体积比为50:1。

17、优选地，步骤s2中所述化合物ⅰ与所述浓硫酸的质量比为1:1.5～1:2。

18、优选地，步骤s2中采用硅胶柱色谱分离提纯时所用的洗脱剂为ch2cl2/ch3oh。

19、优选地，所述洗脱剂中ch2cl2与ch3oh的体积比为10:1。

20、优选地，步骤s3中加入的所述2-肼吡啶与所述化合物ⅱ的摩尔比为2:1～2.5:1。

21、优选地，步骤s3中所述回流反应的时间为6～8h。

22、本发明还提供一种罗丹明衍生物荧光探针的应用，所述罗丹明衍生物荧光探针用于cu2+的检测。

23、如上所述，本发明的罗丹明衍生物荧光探针、制备方法及其应用，具有以下有益效果：

24、本发明中罗丹明衍生物荧光探针的制备方法简单易行、成本低，罗丹明衍生物荧光探针与cu2+反应后，cu2+诱导螺内酰胺开环并进一步水解，引发键能转移过程，使荧光增强，实现在水中对cu2+检测时具有高选择性、高灵敏性，且检测限可达到10-9m的数量级。

技术特征：

1.一种罗丹明衍生物荧光探针，其特征在于，所述荧光探针具有如下所示的化学结构式：

2.一种根据权利要求1所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述化合物ⅰ的合成方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤s11中包括以下条件中的一项或组合：

5.根据权利要求3所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤s13中采用硅胶柱色谱分离提纯时所用的洗脱剂为pe/etoac。

6.根据权利要求5所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：所述洗脱剂中pe与etoac的体积比为50:1。

7.根据权利要求2所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤s2中包括以下条件中的一项或组合：

8.根据权利要求7所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：所述洗脱剂中ch2cl2与ch3oh的体积比为10:1。

9.根据权利要求2所述的罗丹明衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤s3中包括以下条件中的一项或组合：

10.一种根据权利要求1所述的罗丹明衍生物荧光探针的应用，其特征在于：所述罗丹明衍生物荧光探针用于在水中对cu2+的检测。

技术总结
本发明提供一种罗丹明衍生物荧光探针、制备方法及其应用，其制备方法包括：S1、合成化合物Ⅰ；S2、将化合物Ⅰ溶于甲醇，搅拌并冷却的条件下逐滴加入浓硫酸，回流反应20～25h；去除多余的甲醇，将残留液倒入冰水混合物中并调pH至中性，然后用CH<subgt;2</subgt;Cl<subgt;2</subgt;萃取，合并有机相，采用无水硫酸钠干燥，浓缩，得粗产物Ⅱ；采用硅胶柱色谱分离提纯，得化合物Ⅱ；S3、将化合物Ⅱ溶于甲醇中，室温下滴加2‑肼吡啶，氮气保护下回流反应，冷却后离心，经甲醇洗涤，得罗丹明衍生物荧光探针。本发明中罗丹明衍生物荧光探针的制备方法简单易行、成本低，实现在水中对Cu<supgt;2+</supgt;高选择性、高灵敏性检测，且检测限达到10<supgt;‑9</supgt;M数量级。

技术研发人员：梁丽娟,齐同,孙赫彬,赵建龙
受保护的技术使用者：中国科学院上海微系统与信息技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15