一种荧光探针及其制备方法和应用与流程

本发明涉及分析化学领域，特别涉及一种荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术：

荧光探针由于其高灵敏度、高选择性、实时快速响应、对样品无损害及易于操控等特点，近年来在生物化学、分析化学、环境科学等领域得到了广泛的应用。它是一类非生物的“分子装置”，通常由识别基团通过连接臂连接荧光信号响应基团，以荧光信号体现出来，从而实现在分子水平上的原位实时监测。由于它具有高灵敏度、高选择性、简便快捷等优点，已成为特定样品中金属离子和阴离子检测的重要方法。

目前已报道的大部分荧光探针中，选择性地对单一离子的识别检测大有报道，同时检测两种离子的也有一些报道，但是检测和识别三种以上的离子，却鲜有报道。单探针多目标分析可在短时间内实现低成本、高通量的测试，有广泛的应用前景，探针分子的结构设计和合成方法是实现单探针多目标识别检测的技术关键，也是亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种荧光探针，可以同时检测锌离子、镁离子、镉离子和氟离子，在短时间内实现低成本、高通量的测试，在生物化学、分析化学、环境科学领域具有广泛的应用前景。本发明还提供了一种荧光探针制备方法和应用。

第一方面，本发明提供了一种荧光探针，所述荧光探针的分子式为c86h84n6o12s4，且具有如式(ⅰ)所示的结构式：

其中，t-bu为叔丁基。

本发明中，所述荧光探针能同时检测识别锌离子、镁离子、镉离子和氟离子四种离子。

本发明中，所述荧光探针对锌离子的检测限为4.71×10^-8mol/l，对镁离子的检测限为1.56×10^-8mol/l，对镉离子的检测限为1.01×10^-8mol/l。

第二方面，本发明提供了一种荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

提供如式(ⅱ)所示的化合物1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃，

提供如式(ⅲ)所示的化合物8-氯乙酰氨基喹啉，

在氮气气氛下将所述1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃与所述8-氯乙酰氨基喹啉溶于第一有机溶剂后，进行加热回流反应，得到如式(ⅳ)所示的中间产物：

在氮气气氛下将所述中间产物溶于第二有机溶剂中并加入水合肼进行肼解反应，得到如式(ⅴ)所示的肼解产物：

在氮气气氛下将所述肼解产物与7-羟基-8-香豆素甲醛溶于第三有机溶剂中，进行加热回流反应，反应结束后得到荧光探针，所述荧光探针的分子式为c86h84n6o12s4，且具有如式(ⅰ)所示的结构式：

其中，t-bu为叔丁基。

可选地，将所述1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃与所述8-氯乙酰氨基喹啉溶于第一有机溶剂后，进一步加入催化剂。可选地，所述催化剂包括碘化铯。

在本发明中所述第一有机溶剂、所述第二有机溶剂和所述第三有机溶剂可以根据实际反应体系中反应物与生成物的性质进行选择。

可选地，所述第一有机溶剂进行无水处理。可选地，所述第一有机溶剂包括丙酮。

可选地，所述得到如式(ⅳ)所示的中间产物之前还包括蒸干溶剂，进行萃取、干燥并除去溶剂后进行纯化得到如式(ⅳ)所示的中间产物。

可选地，所述中间产物1与所述水合肼的摩尔比为1∶(20-50)，进一步地，摩尔比可以是1∶(25-40)、1∶(30-45)。

可选地，所述第二有机溶剂进行无水处理。可选地，所述第二有机溶剂包括乙醇。

可选地，所述得到如式(ⅴ)所示的肼解产物之前还包括将反应液除去沉淀后进行蒸干并进行重结晶，得到如式(ⅴ)所示的肼解产物。

可选地，所述第三有机溶剂进行无水处理。可选地，所述第三有机溶剂包括甲醇。

可选地，本发明上述获得中间产物和最后制备荧光探针的步骤中，所述加热回流反应的时间为5h-15h，进一步地，加热回流反应时间为6-12h、8-10h。

可选地，所述肼解产物与7-羟基-8-香豆素甲醛溶于第三有机溶剂中进行加热回流反应的过程中，将所述加热回流中的冷凝管与所述冷凝管下方的恒压滴液漏斗连接之后与反应器相连。可选地，所述恒压滴液漏斗的出口处放置有分子筛，所述分子筛用于吸附所述加热回流中生成的水。

第三方面，本发明提供了如本发明第一方面所述的荧光探针在同时检测锌离子、镁离子、镉离子和氟离子的应用。

可选地，所述荧光探针对锌离子、镁离子、镉离子和氟离子进行检测为裸眼定性检测和/或荧光定量检测。

第四方面，本发明提供了一种采用如本发明第一方面所述的荧光探针检测锌离子、镁离子、镉离子和氟离子的方法，包括如下步骤：

将所述荧光探针溶于有机溶剂中制备成荧光探针溶液；

设置荧光分光光度计中的激发波长，将所述荧光探针溶液与待测样品混匀，并置于所述荧光分光光度计中，进行扫描得到荧光光谱图；

根据所述荧光光谱图判断所述待测样品中的锌离子、镁离子、镉离子和氟离子的含量。

本发明具有如下有益效果：

(1)本发明提供的荧光探针可以同时检测zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺和f^-四种离子，可在短时间内实现低成本、高通量的测试；

(2)本发明提供的荧光探针对zn²⁺的检测限为4.71×10^-8mol/l，对mg²⁺的检测限为1.56×10^-8mol/l，对cd²⁺的检测限为1.01×10^-8mol/l，检测限低、灵敏度高；

(3)本发明提供的荧光探针可以通过不同的发射波长测定区别zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺或f^-，具有检测稳定性好、背景干扰小、选择性高的特点；

(4)本发明提供的荧光探针适用于对zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺和f^-的裸眼定性检测和荧光定量检测，在生物化学、分析化学、环境科学领域具有广泛的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明实施例提供的荧光探针的¹hnmr核磁共振光谱谱图；

图2为本发明实施例提供的荧光探针的¹³cnmr核磁共振光谱谱图；

图3为本发明实施例提供的荧光探针的质谱图；

图4为本发明实施例提供的荧光探针的红外光谱图；

图5为本发明实施提供的荧光探针与金属离子的荧光光谱图；

图6为本发明实施例中共存金属离子对荧光探针检测zn²⁺、mg²⁺或cd²⁺的影响；图6中(a)为共存金属离子对荧光探针检测zn²⁺的影响，图6中(b)为共存金属离子对荧光探针检测mg²⁺的影响，图6中(c)为共存金属离子对荧光探针检测cd²⁺的影响；

图7为本发明实施例中不同浓度zn²⁺、mg²⁺或cd²⁺条件下荧光探针的荧光滴定光谱图；图7中(a)为在不同浓度zn²⁺条件下荧光探针的荧光滴定光谱图，图7中(b)为在不同浓度mg²⁺条件下荧光探针的荧光滴定光谱图，图7中(c)为在不同浓度cd²⁺条件下荧光探针的荧光滴定光谱图；

图8为本发明实施提供的荧光探针与阴离子的荧光光谱图；

图9为本发明实施例中共存阴离子对荧光探针检测f^-的影响；

图10为本发明实施例中不同浓度f^-条件下荧光探针的荧光滴定光谱图；

图11为本发明实施提供的荧光探针裸眼检测zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺和f^-的效果图；图11中(a)为荧光探针裸眼检测zn²⁺、mg²⁺和cd²⁺的效果图，图11中(b)为荧光探针裸眼检测f^-的效果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

第一步，氮气保护下，在干燥的三口烧瓶中加入3.00mmol硫杂杯[4]芳烃、25.71mmol羟乙基邻苯二甲酰亚胺、9.15mmol三苯基膦、120ml干四氢呋喃(使用之前进行干燥处理)，搅拌均匀，冰盐浴下冷至零度。将9.14mmol偶氮二甲酸二乙酯溶于30ml干四氢呋喃后置于恒压漏斗缓慢滴入三口烧瓶中，滴加完毕后升至室温反应72h。反应结束，蒸干溶剂，趁热加入甲醇析出大量白色固体，抽滤，烘干滤饼后，硅胶柱层析分离提纯(正己烷:乙酸乙酯＝8:2)，得到2.43g1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃，产率为75.8％，1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃具有如式(ⅱ)所示结构式：

第二步，氮气保护下，在干燥的250ml三口烧瓶中加入0.48mmol1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃和100ml干丙酮，搅拌使其溶解，加入4.8mmol碳酸铯，加热回流1h。待其冷却后，加入1.2mmol荧光基团8-氯乙酰氨基喹啉、0.48mmol碘化铯加热回流6h。所述荧光基团8-氯乙酰氨基喹啉具有如式(ⅲ)所示结构式：

反应结束后蒸干溶剂，氯仿萃取，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥过夜，减压蒸去溶剂。硅胶柱层析分离提纯(氯仿:甲醇＝100:2)。得到0.46g如式(ⅳ)所示的中间产物，产率为67.3％，

其中，碘化铯可以促进反应速率以及产率，加入碘化铯后6h即可反应完全，且副产物少，有利于后续的硅胶柱层析分离提纯。

第三步，氮气保护下，在三口烧瓶中加入1.45mmol所述中间产物，无水乙醇100ml，加热使之溶解之后加入72.5mmol水合肼，回流12h，产生大量白色沉淀。滤去白色不溶固体，蒸干滤液，用氯仿甲醇重结晶。得到0.72g如式(ⅴ)所示的肼解产物，产率为61.5％，

第四步，氮气保护下，在干燥的三口烧瓶中加入0.37mmol7-羟基-8-香豆素甲醛和60ml干甲醇(使用之前进行无水处理)，加热使其溶解之后加入0.2g所述肼解产物，加热回流12h，其中所述加热回流中的冷凝管不直接与反应器相连，而在其下方增加了一个恒压滴液漏斗，恒压漏斗的出口处塞上棉花，往里面装入少许经过高温灼烧过的分子筛，分子筛即可在回流过程中吸附反应中生成的水，达到减小反应体系中的水含量的目的。当产生大量黄色沉淀时进行抽滤，滤饼用甲醇和乙醇反复洗涤、烘干后得到0.14g荧光探针，产率为53.5％。

对得到的荧光探针进行核磁共振光谱分析、质谱分析以及红外光谱分析如图1-4所示，其中图1为荧光探针在cdcl3中¹hnmr核磁共振光谱谱图，图2为荧光探针在cdcl3中¹³cnmr核磁共振光谱谱图，图3为荧光探针的质谱图，图4为荧光探针的红外光谱图。由此可以看出，¹hnmr(500mhz，cdcl3)，δ(ppm):14.64(s,2h,-oh)，10.75(s,2h,-oh)，9.02(s,1h,n＝ch-)，8.90(d,j＝5hz,2h,arh)，8.83(d,j＝5hz,2h,arh)，8.18(d,j＝10hz,2h,arh)，7.73(s,4h,arh)，7.62(d,j＝10hz,2h,arh)，7.56(m,4h,arh)，7.49(q,j＝5hz,2h,arh)，7.42(s,4h,arh)，7.39(d,j＝10hz,2h,arh)，6.80(d,j＝5hz,2h,arh)，6.22(d,j＝10hz,2h,arh)，4.46(t,j＝7.5hz,4h,-o-ch2-)，4.19(s,4h,o-ch2-co)，3.82(t,j＝5hz,4h,-ch2-n)，2.22[s,18h,(-c-(ch3)3]，0.78[s,18h,(-c-(ch3)3]；¹³c-nmr(125mhz,cdcl3)δ(ppm):169.10，167.10，160.47，160.32，157.14，155.44，155.12，148.44，147.90，146.13，144.11，139.18，135.94，134.65，132.81，132.43，130.16，129.25，128.02，127.62，127.06，121.93，121.52，117.85，116.35，111.17，108.95，105.67，71.71，68.39，56.41，34.33，33.99，31.40，30.98，30.48，29.71；ei-ms(m/z)＝1520.240，ir(kbr)v/cm^-1＝3451，1356，100，1115，794，579。说明本实施例制备的荧光探针的分子式为c86h84n6o12s4，且具有如式(ⅰ)所示结构式：

其中，t-bu为叔丁基。

实施例2

一种荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

第一步，氮气保护下，在干燥的三口烧瓶中加入2mmol硫杂杯[4]芳烃、17mmol羟乙基邻苯二甲酰亚胺、6mmol三苯基膦、80ml四氢呋喃，搅拌均匀，冰盐浴下冷至零度。将6mmol偶氮二甲酸二乙酯溶于20ml四氢呋喃后置于恒压漏斗缓慢滴入三口烧瓶中，滴加完毕后升至室温反应72h。反应结束，蒸干溶剂，趁热加入甲醇析出大量白色固体，抽滤，烘干滤饼后，硅胶柱层析分离提纯(正己烷:乙酸乙酯＝8:2)，得到1.5g1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃，产率为60％。

第二步，氮气保护下，在干燥的250ml三口烧瓶中加入0.48mmol1,3-交替-二(2-邻苯二甲酰亚胺)硫杂杯[4]芳烃和100ml丙酮，搅拌使其溶解，加入4.8mmol碳酸铯，加热回流1h。待其冷却后，加入1.2mmol荧光基团8-氯乙酰氨基喹啉加热回流10h。反应结束后蒸干溶剂，氯仿萃取，有机相用饱和食盐水洗涤，无水硫酸镁干燥过夜，减压蒸去溶剂。硅胶柱层析分离提纯(氯仿:甲醇＝100:2)两次。得到0.44g如式(ⅳ)所示的中间产物，产率为65％。

第三步，氮气保护下，在三口烧瓶中加入1.45mmol所述中间产物，无水乙醇100ml，加热使之溶解之后加入29mmol水合肼，回流12h，产生大量白色沉淀。滤去白色不溶固体，蒸干滤液，用氯仿甲醇重结晶。得到0.56g如式(ⅴ)所示的肼解产物，产率为48％。

第四步，氮气保护下，在干燥的三口烧瓶中加入0.37mmol7-羟基-8-香豆素甲醛和60ml甲醇，加热使其溶解之后加入0.2g所述肼解产物，加热回流12h，产生大量黄色沉淀。抽滤，滤饼用甲醇和乙醇反复洗涤。烘干，得到0.1g荧光探针，产率为38.2％，同时进行核磁共振光谱分析、质谱分析以及红外光谱分析如图1-4所示，因此得到的荧光探针的分子式为c86h84n6o12s4，且具有如式(ⅰ)所示结构式：

其中，t-bu为叔丁基。

实施例3

荧光探针在检测zn²⁺、mg²⁺、和cd²⁺的应用

荧光探针溶液的配制：称取76.0mg的荧光探针，n,n-二甲基甲酰胺(dmf)溶解，配制成浓度为1.00×10^-3mol/l的溶液50ml。

zn²⁺储备液配制：称取六水合高氯酸锌0.372g，用超纯水溶解，配制成浓度为2.00×10^-2mol/l的溶液50ml。

mg²⁺储备液配制：称取高氯酸镁0.223g，用超纯水溶解，配制成浓度为2.00×10^-2mol/l的溶液50ml。

cd²⁺储备液配制：称取六水合高氯酸镉0.419g，用超纯水溶解，配制成浓度为2.00×10^-2mol/l的溶液100ml。

其他金属离子(li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺)溶液的配制：均采用其对应的高氯酸盐用超纯水溶解稀释成2.00×10^-2mol/l水溶液。

在10.0ml容量瓶中加入荧光探针溶液(1.00×10^-3mol/l，0.1ml)，zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺或其他金属离子(2.00×10^-2mol/l，0.1ml)，用dmf稀释至刻度，摇匀，1cm的石英比色皿进行荧光光谱测定。设置荧光激发波长为366nm，在比色皿中加入约3ml荧光探针溶液，在dmf的溶液中进行荧光光谱测定，结果如图5所示。结果表明探针在475nm波长处有微弱荧光发射。当加入2.00×10^-2mol/l，0.1mlzn²⁺后，探针溶液在465nm和525nm处发射绿色荧光；当加入2.00×10^-2mol/l，0.1mlmg²⁺后，探针在515nm处的荧光强度增强，发射强的蓝绿色荧光；当加入2.00×10^-2mol/l，0.1mlcd²⁺后，探针在538nm处的荧光强度增强，发射强的黄色荧光。相同条件下，在探针溶液中分别加入li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺金属离子后，几乎不会改变探针的荧光光谱及强度。因此，探针对zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺有选择性荧光检测响应性能。

与上述相同测试条件下，设置荧光激发波长为366nm，在比色皿中加入荧光探针溶液，在dmf的溶液中进行荧光光谱测试，再分别加入20倍的金属离子zn²⁺，mg²⁺，cd²⁺，li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺后，测定465nm处的荧光强度值。再分别向探针-zn²⁺混合溶液中加入上述其他金属离子(mg²⁺，cd²⁺，li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺)后，再测定465mn处的荧光强度值的变化结果如图6中(a)所示，其中图6中(a)的黑色条表示在探针溶液中分别加入金属离子后在465nm处的荧光强度比值；白色条表示在探针-zn²⁺混合溶液再分别加入上述其他共存金属离子后在465mn处的荧光强度比值的变化，结果表明探针检测zn²⁺的荧光强度不受上述其他金属离子共存的影响。

与上述相同测试条件下，设置荧光激发波长为366nm，在比色皿中加入荧光探针溶液，在dmf的溶液中进行荧光光谱测试，再分别加入20倍的金属离子zn²⁺，mg²⁺，cd²⁺，li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺后，测定515nm处的荧光强度值。再分别向探针-mg²⁺混合溶液中加入上述其他金属离子(zn²⁺，cd²⁺，li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺)后，再测定515mn处的荧光强度值的变化结果如图6中(b)所示，其中图6中(b)的黑色条表示在探针溶液中分别加入金属离子后在515nm处的荧光强度比值；白色条表示在探针-mg²⁺混合溶液再分别加入上述其他共存金属离子后在515mn处的荧光强度比值的变化，结果表明探针检测mg²⁺的荧光强度不受上述其他金属离子共存的影响。

与上述相同测试条件下，设置荧光激发波长为366nm，在比色皿中加入荧光探针溶液，在dmf的溶液中进行荧光光谱测试，再分别加入20倍的金属离子的金属离子zn²⁺，mg²⁺，cd²⁺，li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺后，测定538nm处的荧光强度值。再分别向探针-cd²⁺混合溶液中加入上述其他金属离子(zn²⁺，mg²⁺，li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺)后，再测定538mn处的荧光强度值的变化结果如图6中(c)所示，其中图6中(c)的黑色条表示在探针溶液中分别加入金属离子后在538nm处的荧光强度值；白色条表示在探针-cd²⁺混合溶液再分别加入上述其他共存金属离子后在538mn处的荧光强度比值的变化。表明探针检测cd²⁺的荧光强度不受上述离子共存的影响。

设置荧光激发波长为366nm，在荧光探针溶液分别加入不同浓度zn²⁺，随着zn²⁺的加入，分别测得相应地荧光光谱曲线，如图7中(a)所示。结果表明随着zn²⁺加入，探针的发射光谱在525nm处出现一个新的发射峰，且荧光强度显著增加；当加入的zn²⁺浓度相对于探针大于0.5倍时，525nm处的荧光发射强度逐渐降低，而465nm处的荧光发射峰逐渐增强，在492nm处出现一个比例吸收点，因此形成比率荧光。

设置荧光激发波长为366nm，在荧光探针溶液分别加入不同浓度mg²⁺到探针溶液中，随着mg²⁺的加入，分别测得相应地荧光光谱曲线，如图7中(b)所示。结果表明随mg²⁺加入，探针的发射光谱红移至515nm处，且荧光荧光强度逐渐增强。

设置荧光激发波长为366nm，在荧光探针溶液分别加入不同浓度cd²⁺到探针溶液中，随着cd²⁺的加入，分别测得相应地荧光光谱曲线，如图7中(c)所示。结果表明随cd²⁺加入，探针的发射光谱红移至538nm处，且荧光荧光强度逐渐增强。

设置荧光激发波长为366nm，在荧光探针溶液分别加入不同浓度zn²⁺，测定荧光值。以纵坐标为波长525nm处荧光强度，横坐标为zn²⁺的浓度做校准曲线。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针荧光法检测zn²⁺的浓度线性范围和检出限如表1所示。

设置荧光激发波长为366nm，在荧光探针溶液分别加入不同浓度mg²⁺，测定荧光值。以纵坐标为波长515nm处荧光强度，横坐标为mg²⁺的浓度做校准曲线。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针荧光法检测mg²⁺的浓度线性范围和检出限如表1所示。

设置荧光激发波长为366nm，在荧光探针溶液分别加入不同浓度cd²⁺，测定荧光值。以纵坐标为波长538nm处荧光强度，横坐标为cd²⁺的浓度做校准曲线。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针荧光法检测cd²⁺的浓度线性范围和检出限如表1所示。

荧光探针对zn²⁺的检测限为4.71×10^-8mol/l，对mg²⁺的检测限为1.56×10^-8mol/l，对cd²⁺的检测限为1.01×10^-8mol/l，说明该荧光探针检测限低、灵敏度高。

表1zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺的分析参数

实施例4

荧光探针在检测f^-的应用

探针溶液的配制：称取76.0mg的荧光探针，dmf溶解，配制成浓度为1.00×10^-3mol/l的溶液50ml。

f^-储备液配制：称取四丁基氟化铵0.261g，用dmf溶解，配制成浓度为2.00×10^-2mol/l的溶液100ml。

其他阴离子(cl^-，br^-，i^-，no3^-，hso4^-，clo4^-，pf6^-，aco^-，h2po4^-)溶液的配制：均采用其对应的四丁基铵盐用dmf溶解并稀释成2.00×10^-2mol/l的溶液。

在10.0ml容量瓶中加入荧光探针溶液(1.00×10^-3mol/l，0.1ml)，f^-或其他阴离子(2.00×10^-2mol/l，0.1ml)，用dmf稀释至刻度，摇匀，1cm的石英比色皿进行荧光光谱测定。设置荧光激发波长为366nm，在比色皿中加入约3ml荧光探针溶液，在dmf的溶液中进行荧光光谱测定，结果如图8所示。结果表明探针在475nm波长处有微弱荧光发射。当加入2.00×10^-2mol/l，0.1mlf^-后，探针从475nm处蓝移到465nm处，且荧光峰显著增强，发射强的黄色荧光。相同条件下，在探针溶液中分别加入cl^-，br^-，i^-，no3^-，hso4^-，clo4^-，pf6^-，aco^-，h2po4^-离子后，几乎不会改变探针的荧光光谱及强度。因此，探针对f^-有选择性荧光检测响应性能。

与上述相同测试条件下，设置荧光激发波长为366nm，在比色皿中加入荧光探针溶液，在dmf的溶液中进行荧光光谱测试，再分别加入20倍的阴离子f^-、cl^-，br^-，i^-，no3^-，hso4^-，clo4^-，pf6^-，aco^-，h2po4^-后，测定465nm处的荧光强度值。再分别向探针-f^-混合溶液中加入上述其他阴离子(cl^-，br^-，i^-，no3^-，hso4^-，clo4^-，pf6^-，aco^-，h2po4^-)后，再测定465mn处的荧光强度值的变化结果如图9所示，其中图9中的黑色条表示在探针溶液中分别加入阴离子后在465nm处的荧光强度比值；白色条表示在探针-f^-混合溶液再分别加入上述其他共存阴离子后在465mn处的荧光强度比值的变化，结果表明探针检测f^-的荧光强度不受上述其他金属离子共存的影响。

设置荧光激发波长为366nm，在荧光探针溶液分别加入不同浓度f^-到探针溶液中，随着f^-的加入，分别测得相应地荧光光谱曲线，如图10所示。结果表明随f^-浓度的增加，在465nm处的荧光强度线性增强。

实施例5

裸眼比色检测溶液中zn²⁺，mg²⁺，cd²⁺和f^-

在浓度为1.00×10^-5mol/l荧光探针溶液中，分别加入2×10^-4的zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺溶液后观察溶液颜色变化。365nm紫外灯下观察，结果如图11中(a)所示，其中的1为仅为10μm探针溶液，发出很弱蓝色荧光；其中2为加入10μm的zn²⁺的10μm探针溶液，其荧光增强，发出绿色荧光；其中3为加入5μm的mg²⁺的10μm探针溶液，荧光强度增强，发出蓝绿色荧光；其中4为加入5μm的cd²⁺的10μm探针溶液，荧光增强，发出黄色荧光；其中5为加入其它金属离子(li⁺，na⁺，k⁺，hg²⁺，ca²⁺，ba²⁺，sr²⁺，ag⁺，al³⁺，ni²⁺，co²⁺，pb²⁺，cr³⁺，fe³⁺，cu²⁺和mn²⁺)的10μm探针溶液，荧光强度和颜色与单独的探针溶液相比没有明显变化。

在浓度为1.00×10^-5mol/l荧光探针溶液中，加入2×10^-4的f^-溶液后观察溶液颜色变化。365nm紫外灯下观察，结果如图11中(b)所示，其中1仅为10μm探针溶液，发出很弱蓝色荧光；其中2为加入200μm的f^-的10μm探针溶液，荧光强度增强，发出蓝色荧光；其中3为加入其它阴离子(cl^-，br^-，i^-，no3^-，hso4^-，clo4^-，pf6^-，aco^-，h2po4^-)的10μm探针溶液，荧光强度和颜色与探针溶液相比没有明显变化。

图11的结果表明该荧光探针适用于对zn²⁺、mg²⁺、cd²⁺和f^-的裸眼定性鉴定，在生物化学、分析化学、环境科学等领域具有广泛的应用前景。

以上所述是本发明的优选实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。