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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710196739.8 (22)申请日 2017.03.29 (71)申请人 湖南科技大学 地址 411201 湖南省湘潭市雨湖区石码头2 号 (72)发明人 赵云辉周智华龙云飞 (51)Int.Cl. C07C 251/88(2006.01) C07C 249/16(2006.01) C09K 11/06(2006.01) G01N 21/64(2006.01) (54)发明名称 一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针 及其制备方法和应用 (57)摘要 本发明公开一种基于聚。
2、集诱导发光的铜离 子检测探针及其制备方法和应用。 该荧光探针结 构如式I所示, 其以羟基四苯乙烯为原料, 经甲酰 化, 再与水合肼形成三苯乙烯基水杨醛吖嗪而 成。 本发明的探针光学性能稳定, 对铜离子检测 灵敏度高, 检测下限低, 检测限为30.9nM, 响应 范围为0.5-7.5M。 选择性好, 对银离子、 钡离 子、 钙离子、 锂离子、 镁离子、 铵离子、 镍离子、 锌 离子、 汞离子、 钴离子、 铅离子等阳离子没有响 应。 且合成简单, 条件温和, 收率高。 本发明的荧 光分子探针在生物化学与环境化学中铜离子的 检测等领域具有实际的应用价值。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 。
3、106957243 A 2017.07.18 CN 106957243 A 1.一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针, 其特征在于, 具有式 (I) 所示的结构: (I) 。 2.权利要求1所述的一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法, 其特征在 于, 包括如下步骤: (1)中间体化合物2的制备 取化合物1、 六次甲基四胺(HMTA)溶于溶剂中, 所述化合物1与HMTA物质的量之比为1: 3-6:1, 加热搅拌110小时, 原料反应完毕后, 减压旋蒸除去溶剂, 粗产物用柱层析纯化得到 黄色固体化合物2; (2)荧光探针I的制备 取化合物2、 质量分数为80%的水合肼溶于无水乙醇中, 所。
4、述化合物2与水合肼物质的量 之比为1:1-10:1, 一定温度条件下搅拌12小时, 固体完全析出, 过滤, 粗产物用无水乙醇重 结晶, 得到黄色针状化合物I; 即式 (I) 所示的铜离子检测探针。 3.根据权利要求2所述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法, 其特征在 于步骤 (1) 中, 化合物1和HMTA的物质的量之比为1:1。 4.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法, 其特征在 于, 步骤 (1) 中, 所述的溶剂为三氟乙酸。 5.根据权利要求2所述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法, 其特征在 于, 步骤 (2) 中, 化合物2和水合肼的物。
5、质的量之比为2:1。 6.根据权利要求2所述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法, 其特征在 于, 步骤 (2) 中, 搅拌温度为60 oC。 7.权利要求1所述的铜离子检测探针在铜离子检测中的应用。 8.根据权利要求7所述的铜离子检测探针在铜离子检测中的应用, 其特征在于, 包括如 下步骤: 配制荧光探针化合物I的四氢呋喃-水混合溶液, 浓度为100 mol/L, 制成标准溶剂, 然 后用制成的标准溶剂配制成铜离子浓度分别为0、 0.5、 1、 2.5、 5、 7.5、 10、 20、 50、 100 mol/L 的铜离子标准溶液, 放置3060分钟后, 在激发波长380nm, 发射。
6、波长581nm处分别测定不同 铜离子浓度时的荧光强度, 做成标准曲线, 拟合确定荧光强度与铜离子浓度的函数关系, 然 后据此测定待测溶液的铜离子浓度。 权利要求书 1/1 页 2 CN 106957243 A 2 一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针及其制备方法和 应用 技术领域 0001 本发明涉及的是化学分析检测技术领域, 具体涉及一种基于聚集诱导发光的铜离 子检测探针及其制备方法和应用。 背景技术 0002 铜是生命系统中重要的微量元素和必需的营养素。 铜的毒性很小, 在人体内如果 铜元素缺乏会导致生长和代谢的紊乱。 已知铜是呼吸色素的必需成分, 并且在越来越多的 蛋白质和酶中被检测到。。
7、 铜在细胞中浓度平衡的改变会导致抑制神经性疾病, 例如Menkes 综合征、 家族遗传性脊侧索硬化、 Alzheimer,s病、 Wilson病和prion病等, 所以铜在细胞中 的分布要受到严格的控制。 对铜离子进行检测在化学、 环境、 医学以及生命科学中均具有重 要的意义。 因此, 设计并且合成荧光分子探针对铜离子进行检测, 同时跟踪并研究铜离子在 化学反应和生命体活动中的作用过程就变成一件很有意义的事情。 0003 二价铜离子对荧光分子具有极强的淬灭性, 所以大多数研究报道的铜离子荧光探 针均为荧光淬灭型的荧光探针, 并且都是在纯有机溶剂中得以实现, 这样就不易在自然环 境以及生命体这样。
8、的水相环境体系中得到广泛的应用。 因此设计并合成出一种可以在水相 溶液中检测的比率型铜离子荧光探针就成为了一个亟待解决的任务。 发明内容 0004 针对上述技术问题, 本发明提供一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针及其制 备方法和应用。 0005 本发明的技术方案为: 一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针, 具有式 (I) 所示的结构: (I) 。 0006 上述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法, 包括如下步骤: (1)中间体化合物2的制备 取化合物1、 六次甲基四胺(HMTA)溶于溶剂中, 所述化合物1与HMTA物质的量之比为1: 3-6:1, 加热搅拌110小时, 原料反应完毕。
9、后, 减压旋蒸除去溶剂, 粗产物用柱层析纯化得到 黄色固体化合物2; 说明书 1/4 页 3 CN 106957243 A 3 (2)荧光探针I的制备 取化合物2、 质量分数为80%的水合肼溶于无水乙醇中, 所述化合物2与水合肼物质的量 之比为1:1-10:1, 一定温度条件下搅拌12小时, 固体完全析出, 过滤, 粗产物用无水乙醇重 结晶, 得到黄色针状化合物I; 即式 (I) 所示的铜离子检测探针。 0007 以上各化合物均以反应式中各化合物下面序号加以区分。 0008 进一步地, 步骤 (1) 中, 化合物1和HMTA的物质的量之比优选为1:1。 0009 进一步地, 步骤 (1) 中,。
10、 所述的溶剂优选三氟乙酸。 0010 进一步地, 步骤 (2) 中, 化合物2和水合肼的物质的量之比优选为2:1。 0011 进一步地, 步骤 (2) 中, 搅拌温度优选60 oC。 0012 上述的铜离子检测探针应用于铜离子检测的方法, 包括如下步骤: 1) 配制分散有荧光探针化合物I的四氢呋喃(THF)-水混合溶液; 2) 确定荧光探针分子的检测限; 3) 绘制并计算溶液中铜离子的浓度; 4) 确定荧光探针对阳离子的选择性。 0013 检测原理如下所示: 本发明中荧光探针具有聚集诱导发光增强的性质, 其分子内存在着氢键。 由于混合溶 液中水的存在, 探针分子发生聚集作用, 限制了分子内的氮。
11、-氮单键的自由旋转。 这种聚集 状态抑制了分子内因转动而导致的非辐射能量的衰减, 使得化合物的激发态主要以辐射发 光的方式进行衰减, 从而使分子的发光大大增强。 荧光探针与铜离子作用前, 分子内氢键的 存在使得分子具有很强的荧光发射; 当有铜离子存在时, 探针分子的氢键被铜离子切断, 铜 离子与酚羟基上的氧和亚胺氮形成络合的铜离子, 探针分子的荧光消失。 因此, 可以根据探 针分子荧光强度的变化识别和定量检测铜离子。 0014 更具体的检测方法如下: 1) 配制荧光探针化合物I浓度为100 mol/L的10% THF-H2O (即V(THF)/V( 水 )=10/90) 混合 溶液, 得到荧光。
12、探针分子的水分散溶液; 2) 取一系列1-3mL的荧光探针分子的水分散溶液, 分别加入10-30 L不同浓度的铜离 子 (0, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 20, 50, 100 mol/L) , 放置3060分钟后, 分别测量并计算 出581 nm处的荧光强度, 根据荧光强度与铜离子浓度的关系制作工作曲线; 3) 取一系列1-3mL的荧光探针分子的水分散溶液, 分别加入10-30 L浓度为10-2的 Ag +, Ba2+, Ca2+, Li+, Mg2+, NH4+, Ni2+, Zn2+ , Pb2+, Co3+, Hg2+的水溶液, 放置2050分钟 后, 分别测量并记录58。
13、1nm处的荧光强度, 由此验证探针分子对铜离子的选择性。 说明书 2/4 页 4 CN 106957243 A 4 0015 本发明的有益效果在于: (1) 本发明提供的荧光探针分子对铜离子的识别不仅灵敏, 而且专一性强, 荧光由强变 弱, 溶液从无色转变为黄色; 且检测过程不受探针分子光漂白, 仪器及环境因素的影响。 0016 (2) 本发明提供的荧光探针分子适用于含铜水溶液。 0017 (3) 本发明提供的荧光探针分子对铜离子的检测限低, 可以达到微摩尔级。 附图说明 0018 图1为本发明实施例2制备的比率荧光探针分子的水分散溶液, 加入不同浓度铜离 子后的荧光光谱图, 自上而下的曲线代。
14、表铜离子浓度逐渐增加的探针溶液。 0019 图2为本发明实施例3, 380nm激发光激发下, 分别加入20 L的Ag+, Ba2+, Ca2+, Li +, Mg2+, NH4+, Ni2+, Zn2+, Pb2+, Co3+, Hg2+的水溶液, 60 min后的荧光强度。 0020 其中, 图1中, 横坐标表示波长 (wavelength) , 纵坐标表示强度 (intensity) 。 图2 中, 横坐标为不同的离子, 纵坐标表示强度 (intensity) 。 具体实施方式 0021 以下通过具体实施例对本发明做进一步地详细说明, 但不应将此理解为本发明上 述主题的范围仅限于以下的实施。
15、例。 凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的 范围。 0022 本发明所用仪器与试剂: 核磁共振仪: Bruker AV-II 500 MHz NMR, TMS为内标, CDCl3为溶剂。 0023 所用试剂均为市售化学纯或分析纯。 0024 实施例1 本发明荧光探针的合成 本发明荧光探针的制备途径如下: (1)中间体化合物2的制备 取化合物1、 六次甲基四胺(HMTA)溶于三氟乙酸中, 所述化合物1与HMTA物质的量之比 为1:1, 加热搅拌5小时, 原料反应完毕后, 减压旋蒸除去溶剂, 粗产物用柱层析纯化得到黄 色固体化合物2; (2)荧光探针I的制备 说明书 3/4 页 5 CN。
16、 106957243 A 5 取化合物2、 质量分数为80%的水合肼溶于无水乙醇中, 所述化合物2与水合肼物质的量 之比为2:1, 60 oC条件下搅拌2小时, 固体完全析出, 过滤, 粗产物用无水乙醇重结晶, 得到 黄色针状化合物I; 即式 (I) 所示的铜离子检测探针。 0025 黄色固体, 产率85%, IR (KBr ) cm-1 3435, 1634, 1492, 1275, 698. 熔点大于 300 oC. 1H NMR (500 MHz, CDCl3)11.27 (s, 2H), 8.36 (s, 2H), 7.14 6.96 (m, 34H), 6.75 (d, J = 1.。
17、0 Hz, 2H). 13C NMR (125 MHz, CDCl3) 164.5, 158.3, 143.6, 143.3, 140.9, 139.4, 136.7, 135.4, 131.4, 131.3, 128.0, 127.8, 127.7, 126.7, 126.6, 126.5, 116.7, 116.5. 实施例2 比率荧光探针分子工作曲线 取2 mL配制好的比率荧光探针分子的水分散溶液, 加入20 L不同浓度 (0, 0.5, 1, 2.5, 5, 10, 20, 50, 100 mol/L) 的硫酸铜水溶液, 放置60min后, 荧光光谱仪分别记录 581nm处荧光强度的变。
18、化。 以荧光强度为纵坐标, 铜离子浓度为横坐标作图, 拟合得到比率 荧光探针分子的工作曲线。 本实施例中比率荧光探针对铜离子浓度的测定, 其在380nm激发 光激发下, 荧光强度随铜离子浓度变化的关系图如图1所示。 0026 实施例3 荧光探针分子阳离子选择性测定 取2mL实施例2中配制好的比率荧光探针分子的水分散溶液, 加入20 L浓度为0.01M的 Ag+, Ba2+, Ca2+, Li+, Mg2+, NH4+, Ni2+, Zn2+ , Pb2+, Co3+, Hg2+水溶液, 放置60min后, 荧 光光谱仪分别记录581nm处荧光强度的变化。 实验结果表明, 除了铜离子以外, 其它粒子没 有引起荧光的明显变化, 说明本发明的探针分子具有很好的选择性。 本实施例中荧光探针 分子选择性测定, 其在380nm激发光激发下, 荧光强度随铜离子浓度变化的关系图如图2所 示。 说明书 4/4 页 6 CN 106957243 A 6 图1 图2 说明书附图 1/1 页 7 CN 106957243 A 7 。