一种基于苯并吡喃腈的比率型pH荧光探针的合成方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于苯并吡喃腈的比率型pH荧光探针合成方法及应用，具体为一种反式‑2‑(2‑(2‑(4‑羟基苯基)‑2‑（吡咯烷‑1‑烷基）‑乙烯基)‑4H‑本并吡喃‑4‑亚基）丙二腈的制备，及用于检测水溶液中pH的方法。本发明专利技术的有益效果在于，所涉及的pH荧光探针合成过程简单、反应条件温和、产率高、纯化步骤简单，且在很窄的pH范围（pH=2.4‑4.0）中表现出极高的灵敏度和选择性。该探针在乙醇、水的混合液（80/20,v/v）中浓度为10‑5moL/L时呈无色透明状，365nm下表现为淡蓝色荧光；在强酸条件下溶液变为黄色，且365nm下表现出较强的黄色荧光。通过VERTEX70荧光色谱仪测定，可以实现对pH的测，同时可通过荧光强弱及颜色变化指示溶液中的pH。该方法操作简单，成本低，在环境科学等领域具有重要的实际应用价值，并在医学领域中对于机体内强酸环境下的检测具有潜在应用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是化学合成
和水体检测领域，具体涉及一种基于苯并吡喃腈的比率型pH荧光探针的合成方法及应用。
技术介绍
pH在众多的化学反应以及生理过程中起着巨大的作用，同时水体中的pH变化亦对环境造成重要影响，因此精确测定pH对化学及生物研究具有深远的意义。现阶段pH的测定主要依赖于电化学方法，鉴于电化学方法存在的弊端，探针法得到了广泛的发展，由于比率型荧光探针可以消除光漂白、自身负载和仪器等引起的数据失真，因此在探针领域具有重要的研究意义。但大部分pH探针的检测范围在4-8之间，尤其是适用于近中性环境，而对强酸或强碱条件下水体pH的检测的探针少有报道(HwanMyungKimandBongRaeCho,Chem.Rev.,2015,115(11),5014;LiFan,Shou-QinGao,Zeng-BoLi,Wei-FenNiu,Wen-JiaZhang,Shao-MinShuangandChuanDong,Sens.ActuatorsB,2015,221,1069;H.L.Li,H.Guan,X.R.Duan,J.Hu,G.R.WangandQ.Wang,OrganicandBiomolecularChemistry.,2013,(11),1805)。基于吡喃腈自身结构特点，已被广泛应用于发光材料和化学分子传感等领域，但在强酸的检测领域未见相关报道，更未见基于苯并吡喃腈的比率型pH探针的相关报道(Bi-yueZhu,YanCheng,Guo-boLi,Sheng-yongYang,Zhi-rongZhang,Bioorganic&MedicinalChemistry,2016,24(4),827)。苏美红等人合成的以喹啉为母体的pH荧光探针实现了强酸环境中pH的检测，但非比率型探针(Mei-HongSu,YongLiu,Hui-MinMa,Quan-LiMa,Zhi-HuaWang,Jun-LinYangandMei-XiangWang，Chem.Commun.,2001,960)。因此，设计并合成能够在特殊pH环境中有效检测pH的探针，尤其是比率型探针，对于环境科学、化学及生物研究具有重要的学术价值和实际应用意义。
技术实现思路
本专利技术公开了一种基于苯并吡喃腈的比率型pH荧光探针的合成方法，并根据其对氢离子的识别功能将其用于水体或溶液pH检测。本专利技术中涉及的pH荧光探针，采用2-甲基苯并吡喃腈、4-羟基苯甲醛及四氢吡咯为原料，四氢吡咯烷基作为氢离子的识别基团。本专利技术中的技术方案为，一种基于苯并吡喃腈的比率型pH荧光探针，其合成路线如下所示：。将2-甲基苯并吡喃腈与4-羟基苯甲醛溶解在乙醇或乙腈中，室温条件下加入四氢吡咯，加热回流3小时后析出黄色固体，过滤所得黄色固体即为探针纯品。在本说明书的实施例中详细地说明了该探针的合成方法及检测pH的方式。本专利技术中探针的使用方法为：将探针溶于乙醇与水（80/20，v/v）的混合液中制备10-5moL/L的探针溶液，将被检测的溶液滴入探针溶液，室温下进行测试。加入酸性溶液后，氮原子与氢离子结合，体系内电子分布发生变化，进而引起荧光基团荧光变化，表现为比率型荧光变化，由淡蓝色荧光转变为黄色荧光。反应过程如下所示：。本专利技术的有益效果在于：（1）合成条件温和，纯化过程简单；（2）对pH有较好的选择性；（3）检测过程简单便捷；（4）该探针性质稳定，易于保存，探针固体或溶液在空气暴露中，15℃~40℃条件下180天无变化。附图说明图1为探针分子的乙醇、水（80/20，v/v）混合溶液在不同pH下的荧光光谱。图2为365nm下探针分子的乙醇、水（80/20，v/v）混合溶液及该溶液在强酸条件下的颜色变化，自左向右依次为淡蓝色荧光、黄色荧光。具体实施方式实施例1：反式-2-（2-（4-乙烯氧基）苯乙烯基）苯并吡喃-4-亚基丙二腈的制备将2-甲基苯并吡喃腈(104mg,0.5mmoL)和4-羟基苯甲醛(61mg,0.5mmoL)溶于无水乙醇(10mL)，室温条件下加入四氢吡咯（36mg，0.5mmoL），室温搅拌3小时后析出黄色固体，通过抽滤收集滤饼，所得滤饼即为产品（产量：131mg；产率：68.8%）。1HNMR(400MHz,DMSO)δ9.94(s,1H),8.38-8.23(m,3H),7.55(td,J=7.7,7.1,1.5Hz,1H),7.47(dd,J=8.2,1.3Hz,1H),7.42-7.31(m,2H),6.91-6.83(m,2H),6.64(d,J=2.0Hz,1H),2.04(q,J=4.7,3.1Hz,4H)。13CNMR(100MHz,DMSO)δ163.75,161.95,160.37,154.13,152.94,151.38,130.19,129.57,129.15,125.38,124.58,120.30,118.42,115.59,104.00,102.87,101.90,48.19,25.46。实施例2：pH荧光探针的应用，对强酸的检测将该探针溶于乙醇与水的混合液中，配制成1.0×10-5moL/L的探针溶液，用浓度为1moL/L的盐酸水溶液调配不同pH值的探针混合溶液并移取3mL混合液置于样品池，通过荧光光谱仪测定不同酸度下溶液的荧光性能。图1表明，探针溶液本身在439nm处出现峰，随着pH的降低（7.56~2.44），439nm处的峰不断减弱，而在511nm处出现新的峰，且强度逐渐增强，表明该探针对pH表现为比率型荧光探针，能够对强酸实现检测。图2表明探针对氢离子具有很高的响应，并且有强的荧光产生。本文档来自技高网...

【技术保护点】
本专利技术涉及一种基于苯并吡喃腈的比率型pH荧光探针合成方法及应用，其特征在于拥有如下结构：如权利要求书1所述的pH荧光探针的合成方法为：以4‑羟基苯甲醛、2‑甲基苯并吡喃腈和四氢吡咯为原料，乙醇或乙腈为溶剂回流状态下搅拌3小时，析出黄色固体后进行抽滤，所得滤饼即为探针产物。

【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种基于苯并吡喃腈的比率型pH荧光探针合成方法及应用，其特征在于拥有如下结构：如权利要求书1所述的pH荧光探针的合成方法为：以4-羟基苯甲醛、2-甲基苯并吡喃腈和四氢吡咯为原料，乙醇或乙腈为溶剂回流状态下搅拌3小时，析出黄色固体后进行抽滤，所得滤饼即...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙国新，刘晓磊，杨小凤，汉吉勋，杨涛，赵修贤，崔玉，张燕，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37