一种基于罗丹明B的Fe³⁺分子荧光传感器、制备方法及应用

一种基于罗丹明B的Fe³⁺分子荧光传感器、制备方法及应用
【专利摘要】本发明公开了一种基于罗丹明B的Fe3+分子荧光传感器、制备方法及应用。本发明以罗丹明B为前体合成目标产物N?(2?(3’,6’?双(二乙基氨基)?氧杂螺[异吲哚?1,9’?呫吨?2?乙)?1氢?咪唑?1?硫代酰胺。本发明将目标产物用于Fe3+检测，发现其对Fe3+有很好的检测效果，且本发明采用的原料易得，合成步骤简单，后处理亦很方便，较易实现大规模生产，在检测Fe3+方面有很大的应用前景。
【专利说明】
一种基于罗丹明B的Fe3+分子荧光传感器、制备方法及应用
技术领域
[0001]本发明属于生物化学领域，具体涉及一种基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器的制备及 应用。
【背景技术】
[0002] 铁是人体不可缺少的微量元素，它是构成血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的重要成 分，如果体内缺少铁，可影响血红蛋白、肌红白蛋的合成，可使某些酶，如细胞色素 c、核糖核 苷酸还原酶、琥珀酸脱氢酶等的活性降低。这些酶与生物氧化、组织呼吸、神经递质的分解 与合成有着密切关系，因此，铁的缺乏可引起很多生理上的变化，从而导致免疫力低下，智 力降低和机体抗感染能力降低，影响机体体温调节能力，神经机能紊乱，工作效率降低等各 种疾病，最常见的是缺铁性贫血。鉴于Fe 3+对人体如此至关重要，研究一种能够快速方便检 测Fe3+的方法具有十分重要的意义。
[0003] 目前，检测Fe3+的方法主要有：原子吸收分光光度法、伏安法、比色法和流动注射 法，然而这些方法存在很多缺点，如所需仪器价格较为昂贵费时，携带不便，敏感性差，所测 定的Fe 3+浓度范围不大，对于含Fe3+量较小的细胞中测量则更是困难等。与此相反，由于化 学发光不需要任何光源，因而在对荧光探针进行化学发光成像检测时，不存在荧光检测或 者荧光成像时不可避免的光学背景的干扰，从而可以获得更低的检出限。
[0004] 罗丹明类染料由于其摩尔吸光系数较大，荧光量子产率高、光谱性能优越、结构简 单、易于修饰、吸收波长范围广等优势，已经被广泛应用与分子探针设计，目前，罗丹明类分 子探针多用于检测Al 3+，Cr3+，Zn2+等。
[0005] 文南犬 1 (Weerasinghe A J, Schmiesing C, Varaganti S, et al. Single- and multiphoton turn-〇n fluorescent Fe(3+) sensors based on bis(rhodamine).[J]. J. phys. chem. b，2010，114(29): 9413-9419.)报道了一种罗丹明酰肼和醛基物缩合反应， 合成出一种新型的Fe3+传感器的方法，产率85%。
[0006] 文献2(Yang M，Meng W，Ding Q，et al · Novel fluorescent probes based on rhodamine for naked-eye detection of Fe3+ and their application of imaging in living cells[J]· New Journal of Chemistry，2015，39.)报道了一种利用罗丹明B 与氨基缩合反应合成出一种新型的Fe3+传感器的方法，产率49%。
[0007] 上述文献所报道的合成方法存在以下缺陷： (1)如文献1中，合成的探针水溶性较差，75%都是乙腈。
[0008] (2)如文献2中，合成的探针的产率较低，仅为49%。
[0009] 上述缺陷造成至今为止，应用现有工艺方法难以得到生产成本低、荧光强度高，选 择性较好的Fe3+传感器制备方法。

【发明内容】

[0010] 本发明目的是提供一种基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器、制备及应用。
[0011] 实现本发明目的的技术解决方案是： 一种基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器，该荧光传感器的结构如下：
[0012] 本发明中基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器的制备方法，包括以下步骤： 将化合物1与1，1'_硫代羰基二咪唑在常温下溶于二氯甲烷中反应，反应结束后，减压 除去溶剂，萃取，硅胶柱分离，得到白色粉末即为所述Fe3+荧光传感器，其中，化合物1的结构 如下：
[0013] 本发明中，化合物1与1，Γ-硫代羰基二咪唑的摩尔比为1: 1。
[0014] 本发明中，硅胶柱分离纯化采用的洗脱液为MeOH:CH2Cl2=l :99。
[0015] 本发明中，常温反应时间为30 min以上。
[0016]本发明中所述的基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器用于检测Fe3+。
[0017] 本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1)本发明以罗丹明为主体合成了一种新 型Fe3+荧光传感器，具有良好的光稳定性，长波长发射以及量子产率高等优点。（2)本发明所 选用原料成本低，合成步骤简单，后处理亦很方便，较易实现大规模生产。（3)本发明采用卤 代烃与伯胺缩合反应方式，合成方法简单，反应条件温和，且产率较高。（4)本发明所涉及传 感器能选择性检测Fe 3+变化，且灵敏度较高，在检测环境中的Fe3+方面具有很大的应用前 景。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明的化合物1咕NMR图。
[0019] 图2为本发明的化合物1 13C NMR图。
[0020] 图3为本发明的化合物2咕NMR图。
[0021] 图4为本发明的化合物2 13C NMR图。
[0022] 图5为本发明的化合物2的荧光选择性图。
[0023] 图6为本发明的化合物2的紫外选择性图。
【具体实施方式】
[0024](一)传感器化合物的合成 本发明提供了目标产物在Fe3+检测中的应用，发现其对Fe3+有很好的检测效果。本发明 合成路线如下：
(二)荧光性能测试 将CdCl2.2.5H2〇，CuCl2.2H2〇，AlCh，KC1, FeCl3.6H2〇，PbCl2，AgN03，HgCl2， NiCl2 · 6H2〇，MgCl2 · 6H2〇，NaCl，ZnCl2，CrCl3 · 6H2〇，Ba(N03)2，MnCl2 · 4H2〇，CaCl2,CoCl2 · 6H20, CaCl2等不同重金属离子加入化合物2的溶液中，进行荧光响应测试。
[0025] (三)紫外测试 将CdCl2.2.5H2〇，CuCl2.2H2〇，AlCh，KC1, FeCl3.6H2〇，PbCl2，AgN03，HgCl2， NiCl2*6H20, MgCl2*6H20, NaCl, ZnCl2, CrCl3*6H20, Ba(N03)2, MnCl2*4H20, C〇Cl2 · 6H20, CaCl2等不同重金属离子加入化合物2的溶液中，进行紫外响应测试 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0026] 实施例1 荧光化学传感器的合成 1.化合物1的合成 将罗丹明B(960 mg，2謹〇1)与乙二胺（1.3 ml，20謹〇1)在无水乙醇(40 ml)中，控制 反应温度在80 °C，反应时间为12 h。反应完成之后，减压除去溶剂，萃取，经硅胶柱分离得 到淡黄色固体(880 mg，92%)。化合物1? NMR，13C NMR分别如图1，图2所示。
[0027] 2.化合物2的合成 将化合物1(135.6 mg, 0.28mmol)与1，1'_硫代羰基二咪唑（50 mg, 0.28 mmol)溶于 二氯甲烷(8ml)，常温反应30min。反应完成之后，减压除去溶剂，萃取，经硅胶柱分离得到粉 色粉末（133mg，80%)。化合物2? NMR，13C NMR分别如图3,图4所示。
[0028] 实施例2 荧光选择性能测试 Fe3 +荧光传感器2在乙醇中具有很好的溶解性，经验证，化合物2可以溶解在EtOH: HEPES(lmM，pH=7.2)=2:l混合液中，配制500 ml该溶液作为储备液(pH=7.2)。
[0029] 精确配置Fe3+荧光传感器2为 1 X 10-3 mol/L EtOH-H2〇混合液(2/1，V/V)，CdCl2 · 2.5H20, CuC12*2H20, A1C13, KC1, FeCl3 · 6H20, PbCl2, AgN03, HgCl2, NiCl2 · 6H20, MgCl2.6H2〇, NaCl, ZnCl2, CrCl3.6H2〇, Ba(N03)2, MnCl2.4H2〇, CoCl2.6H2〇, CaCl2 等浓度为5X10-3 mol/L水溶液，以及用EtOH:HEPES(l mM, pH=7.2,2/l, V/V)溶液。
[0030] 荧光选择性实验如图5所示，取3ml储备液置于液体池中，加入60uL荧光传感器2， 测其初始荧光强度值，然后分别加入配置好的各种阳离子60uL，测量其稳定时的荧光强度。 观察图5可知，化合物2对Fe 3+有明显响应效果，并且在582 nm处荧光强度达到最大值，也即 化合物2对Fe3+有很好的选择性。
[0031] 实施例3 紫外选择性能测试 Fe3 +荧光传感器2在乙醇中具有很好的溶解性，经验证，化合物2可以溶解在EtOH: HEPES(lmM，pH=7.2)=2:l混合液中，配制500 ml该溶液作为储备液(pH=7.2)。
[0032] 精确配置Fe3+荧光传感器2为 1 X 10-3 mol/L Et0H-H20混合液(2/1，V/V)，CdCl2 · 2.5H20, CuC12*2H2〇, AlCb, KC1, FeCb · 6H2O, PbCl2, AgN03, HgCl2, N1CI2 · 6H2O, MgCl2.6H2〇，NaCl, ZnCl2, CrCl3.6H2〇, Ba(N03)2, MnCl2.4H2〇，CoC12.6H2〇，CaCl2 等浓度为5X10-3 mol/L水溶液，以及用EtOH:HEPES(l mM, pH=7.2,2/l, V/V)溶液。
[0033] 紫外选择性实验如图6所示，取3ml储备液置于液体池中，加入60uL荧光传感器2， 测其初始吸光度，然后分别加入配置好的各种阳离子60uL，测量其稳定时的吸光度。观察图 6可知，化合物2对Fe 3+有明显响应效果，在558 nm处出现一个新峰，也即化合物2对Fe3+有很 好的选择性。
【主权项】
1. 一种基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器，其特征在于，该荧光传感器的结构如下：2. -种基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤： 将化合物1与1，1'_硫代羰基二咪唑在常温下溶于二氯甲烷中反应，反应结束后，减压 除去溶剂，萃取，硅胶柱分离，得到白色粉末即为所述Fe3+荧光传感器，其中，化合物1的结构 如下： 3. 如权利要求2所述的基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器的制备方法，其特征在于，化合物 1与1，1' _硫代羰基二咪唑的摩尔比为1:1。4. 如权利要求2所述的基于罗丹明B的Fe3+荧光传感器的制备方法，其特征在于，硅胶柱 分离纯化采用的洗脱液为MeOH: CH2Cl2=l: 99。5. 如权利要求2所述的基于罗丹明B的Fe3+焚光传感器的制备方法，其特征在于，常温反 应时间为30 min以上。6. 如权利要求1所述的基于罗丹明B的Fe3+焚光传感器在检测Fe3+中的应用。
【文档编号】C09K11/06GK106047336SQ201610440223
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】包晓峰, 吴小磊, 舒海, 陈相雪, 华青涵
【申请人】南京理工大学