一种检测三价铁离子的荧光探针及其制备方法技术

本发明专利技术属于过渡金属检测技术领域，公开了一种检测三价铁离子的荧光探针及其制备方法。所述荧光探针的化学结构如式(I)所示。其制备方法为：将罗丹明B在乙醇溶液中与水合肼反应，得到中间体1；然后在二氯甲烷中，冰浴下与氯乙酰氯和三乙胺反应，得到中间体2；再于乙腈中，加入碘化钾、2‑甲氧基苄胺或2‑噻吩甲胺和碳酸钾反应，得到所述检测Fe

【技术实现步骤摘要】
一种检测三价铁离子的荧光探针及其制备方法
本专利技术属于过渡金属检测
，具体涉及一种检测三价铁离子的荧光探针及其制备方法。
技术介绍
铁是一种金属元素，原子序数26。纯铁是柔韧而延展性较好的银白色金属，用于制发电机和电动机的铁芯，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等，是工业上所说的“黑色金属”之一。铁在生物系统中是一个不可或缺的元素，对所有生命系统都不可缺少，并广泛分布在环境和生物体中。在生物体内，Fe3+对许多生理过程中起着关键作用，如细胞代谢、氧气运输、酶促反应以及蛋白质转运等，而Fe3+的缺乏或过量积累都会引起生物体内各种健康问题，如心脏病，癌症，糖尿病，贫血和其他器官功能障碍等。此外，在环境中，钢铁行业产生的铁废物越来越多地积聚在环境中，会造成水或土壤污染等，而这些严重的污染反过来又会影响酿造、食品和造纸工业等。开发高灵敏的的Fe3+检测技术对于调控生物系统和环境中的铁离子具有重要意义。传统的原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱、电化学等方法可以被用于Fe3+的检测，但这些方法相对复杂、耗时而不适用于快速和在线监测Fe3+。近年来，金属离子荧光探针由于其在生物、化学和环境领域的广泛应用而受到了极大关注，其具有结构简单、灵敏度高以及相对成本较低等优势，可以实现快速高效检测Fe3+，逐渐成为化工、生物等领域不可缺少的研究方法。因而，研究并发展新型荧光探针在Fe3+检测方面具有较强的实际应用价值。
技术实现思路
为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的首要目的在于提供一种快速和高灵敏度地检测Fe3+的荧光探针。本专利技术的另一目的在于提供上述荧光探针的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供上述荧光探针在Fe3+含量检测中的应用。本专利技术目的通过以下技术方案实现：一种检测Fe3+的荧光探针，所述荧光探针的化学结构如式(I)所示：其中，R为或者上述检测Fe3+的荧光探针的制备方法，包括以下制备步骤：(1)往罗丹明B的乙醇溶液中滴加水合肼一水合物，加热回流反应，反应产物经分离、纯化，得到中间体1；(2)将中间体1溶于二氯甲烷中，冰浴下加入氯乙酰氯和三乙胺反应，反应产物经分离、纯化，得到中间体2；(3)将中间体2溶于乙腈中，加入碘化钾，再加入2-甲氧基苄胺和碳酸钾，氮气保护下加热反应，反应产物经分离、纯化，得到所述检测Fe3+的荧光探针(RBA2)；或将中间体2溶于乙腈中，加入碘化钾，再加入2-噻吩甲胺和碳酸钾，氮气保护下加热反应，反应产物经分离、纯化，得到所述检测Fe3+的荧光探针(RBA3)。上述制备方法的合成路线图如图1所示。优选地，步骤(1)中所述加热回流反应的时间为12h。优选地，步骤(1)中所述分离、纯化的步骤为：将反应液旋蒸除去溶剂，加入盐酸水溶液，使固体完全溶解，再加入氢氧化钠水溶液，使固体析出，抽滤，洗涤，干燥，得到中间体1。优选地，步骤(2)中冰浴下反应的时间为2h。优选地，步骤(2)中所述分离、纯化的步骤为：旋蒸除去溶剂，用乙酸乙酯重结晶，得到中间体2。优选地，步骤(3)中所述2-甲氧基苄胺或2-噻吩甲胺与中间体2加入的摩尔比为(0.84～2):1。优选地，步骤(3)中所述加热反应的温度为80℃，反应时间为8h。优选地，步骤(3)中所述分离、纯化的步骤为：将反应液倒入蒸馏水中，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，干燥，得到粗产物，硅胶柱层析纯化，得到所述检测Fe3+的荧光探针。上述荧光探针在Fe3+含量检测中的应用。本专利技术的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：(1)本专利技术荧光探针的合成只需要三步，并且后处理过程简单，易于操作，产物易得；(2)本专利技术荧光探针用于Fe3+的含量检测，可以通过裸眼观察颜色的变化直接得出结果；(3)本专利技术的荧光探针实现了荧光和紫外的双重响应，能快速检测Fe3+，灵敏度高，该探针可作为快速检测金属铁的指示剂。附图说明图1是本专利技术所述检测Fe3+的荧光探针制备方法的合成路线图；图2是本专利技术实施例所得探针RBA2的1H-NMR谱图；图3是本专利技术实施例所得探针RBA2的13C-NMR谱图；图4是本专利技术实施例所得探针RBA3的1H-NMR谱图；图5是本专利技术实施例所得探针RBA3的13C-NMR谱图；图6是实施例所得探针RBA2和RBA3的紫外吸收强度随Fe3+浓度的变化曲线图，及未加入Fe3+(blank)和加入Fe3+(+Fe3+)后的溶液颜色变化图；图7是实施例所得探针RBA2和RBA3的荧光发射强度随Fe3+浓度的变化曲线图，及探针随Fe3+浓度变化的荧光变化曲线图(λex＝561nm)；图8是实施例所得探针RBA2和RBA3未加入和加入饱和当量Fe3+后最大发射荧光强度随时间的变化曲线图；图9是实施例所得探针RBA2和RBA3在最大发射荧光强度处的荧光强度为纵坐标，Fe3+浓度为横坐标进行线性拟合结果图。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。对于未特别注明的参数，可参照常规技术进行。核磁谱采用瑞士Bruker公司AvanceIII400MHz核磁共振仪测定，用氘代氯仿、氘代DMSO、氘代甲醇做溶剂。荧光光谱采用日本日立公司FL-4500荧光光谱仪测定。紫外光谱采用日本岛津公司UV-2450测定。实施例1本实施例的一种有机小分子探针(I)的合成，具体合成步骤如下：(1)合成中间体1将罗丹明B(4.80g,10mmol)加入到250mL三口烧瓶中，加入100mL乙醇，室温下剧烈搅拌5分钟，并缓慢滴加过量水合肼一水合物(12mL,197mmol)，然后将反应升温至80℃反应4小时，待反应完全，旋干溶剂，加入1mol/L盐酸溶液至溶液完全变成澄清的红色，缓慢滴加1mol/L氢氧化钠溶液至pH约为9～10之间，用布氏漏斗抽滤，所得固体用50mL蒸馏水洗涤三次，并用红外灯进行干燥，得粉红色固体3.40g，产率为75.0％。1HNMR(400MHz,CDCl3)δ7.96(d,J＝5.1Hz,1H),7.47(d,J＝3.6Hz,2H),7.12(d,J＝6.2Hz,1H),6.62-6.38(m,4H),6.31(d,J＝8.6Hz,2H),3.63(s,2H),3.36(dd,J＝13.5,6.6Hz,8H),1.18(t,J＝6.7Hz,12H)；13CNMR(101MHz,CDCl3)δ166.16,153.86,151.56,148.91,132.51,130.05,128.10,123.84,123.01,108.08,104.61,98.02,65.91,44.38,12.61。(2)合成中间体2将中间体1(1.36g,2.5mmol)溶于30mL二氯甲烷，搅拌均匀，冰浴下缓慢滴加氯乙酰氯(0.50g,4.3mmol)。将三乙胺(0.76g,7.5mmol)溶于5mL二氯甲烷中并滴加进上述溶液中，冰浴反应2小时，溶液从粉色变成棕色，反应完毕，旋干溶剂，用乙酸乙酯重结晶，得白色固体1.20g，产率75.0％。1HNMR(400MHz,d6-DMSO)δ7.83(d,J＝7.0Hz,1H),7.55(m,2H),7.02(d,J＝7.1Hz,1H),6.50(d,J＝9.5Hz,2H),6.34本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测Fe3+的荧光探针，其特征在于所述荧光探针的化学结构如式(I)所示：

【技术特征摘要】
1.一种检测Fe3+的荧光探针，其特征在于所述荧光探针的化学结构如式(I)所示：其中，R为或者2.权利要求1所述的一种检测Fe3+的荧光探针的制备方法，其特征在于包括以下制备步骤：(1)往罗丹明B的乙醇溶液中滴加水合肼一水合物，加热回流反应，反应产物经分离、纯化，得到中间体1；(2)将中间体1溶于二氯甲烷中，冰浴下加入氯乙酰氯和三乙胺反应，反应产物经分离、纯化，得到中间体2；(3)将中间体2溶于乙腈中，加入碘化钾，再加入2-甲氧基苄胺和碳酸钾的乙腈溶液，氮气保护下加热反应，反应产物经分离、纯化，得到所述检测Fe3+的荧光探针；或将中间体2溶于乙腈中，加入碘化钾，再加入2-噻吩甲胺和碳酸钾的乙腈溶液，氮气保护下加热反应，反应产物经分离、纯化，得到所述检测Fe3+的荧光探针。3.根据权利要求2所述的一种检测Fe3+的荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述加热回流反应的时间为12h。4.根据权利要求2所述的一种检测Fe3+的荧光探针的制备方法，其特征在于步骤(1)中所述分离、纯化的步骤为：将反应液旋蒸除去溶剂，加入...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜金武，张雷，吴紫盈，李晶，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44