一种检测Cu制造技术

本发明专利技术公开了一种检测Cu

A Method for Detecting Copper

The invention discloses a method for detecting copper.

【技术实现步骤摘要】
一种检测Cu2+的比率型荧光探针、其制备方法及应用
本专利技术涉及利用小分子探针检测阳离子
，特别涉及一种检测Cu2+的比率型荧光探针、其制备方法及应用。
技术介绍
Cu2+是所有生物系统中不可缺少的微量元素，在铁和锌之后，排名第三。它广泛分布在血液系统中，作为辅酶因子在许多细胞过程中扮演者关键的角色。但是，当Cu2+浓度超过细胞所需水平时，会引起老年痴呆、肾衰竭以及门克斯(Menkes)和威尔逊(Wilson)疾病等。目前，含铜物质在工业和农业领域中的运用以及不当的后处理，导致环境中铜污染已经越来越严重。因此，对水相中Cu2+含量的监测成为人们关注的热点问题。目前，检测Cu2+的方法有很多种，其中荧光光谱法由于具有选择性好、灵敏度高、响应快、操作简单、成本低廉等优点得到广泛应用。荧光探针检测离子的基本原理主要是待测离子与探针发生特异性结合(络合、化学反应)，导致探针结构发生一定的变化，从而出现荧光信号改变，通过前后荧光光谱的变化实现对待测离子的检测。通过这个原理化学家们设计了很多Cu2+的荧光探针，包括荧光增敏(turn-on)型探针、荧光淬灭(turn-off)型探针以及比率型(ratiometric)荧光探针。荧光增敏(turn-on)型探针和荧光淬灭(turn-off)型探针很容易受到环境和仪器自身的影响，灵敏度一般都不高；而比率型(ratiometric)荧光探针是通过两个荧光发射波长的比值变化来检测目标物，可以通过自我校正消除不定因素(例如：环境和仪器自身)的影响，所以比率法是目前检测离子的最优选择。目前大部分已经报道的Cu2+荧光探针都是荧光淬性的，此外，还有一些Cu2+荧光探针响应时间长、选择性差、只能在有机溶剂中检测，不能在水相中检测Cu2+。中国专利文献CN108148575A公开了一种Cu2+荧光探针，为荧光增敏型探针，响应时间短、选择性好、检测灵敏度高，但是仍然只能在有机溶剂中检测Cu2+。在实现本专利技术的过程中，本专利技术人发现现有技术中至少存在以下问题：尚未发现一种Cu2+比率型荧光探针，可用于水相检测Cu2+，响应时间短、选择性好、检测灵敏度高。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术提供一种检测Cu2+的比率型荧光探针、其制备方法及应用，所述比率型荧光探针响应时间短、选择性好、检测灵敏度高，可用于水相检测Cu2+。具体而言，包括以下的技术方案：根据本专利技术的第一方面，本专利技术实施例提供了一种检测Cu2+的比率型荧光探针，其结构如下：本专利技术所述荧光探针是以氟化硼二吡咯(简称BODIPY)为荧光信号基团、2-吡啶酯为识别位点的探针，其化学名称为1，3，7-三甲基-5-(2-吡啶甲酸-4-苯乙烯甲酯)-8-苯基-氟化硼二吡咯，标记为ZG。根据本专利技术的第二方面，本专利技术实施例提供了所述荧光探针的制备方法，合成路线如下：具体的，包括以下步骤：(1)以甲苯作为溶剂，在哌啶和乙酸存在下，使化合物1与过量的4-羟基苯甲醛发生克诺维纳盖尔(knoevenagel)缩合反应，提纯后得到化合物2；(2)在4-二甲氨基吡啶(简称DMAP)和二环己基碳二亚胺(简称DCC)存在下，使化合物2与过量的2-吡啶甲酸发生酯化反应，提纯后得到所述荧光探针ZG。优选的，步骤(1)中化合物1与4-羟基苯甲醛的摩尔比为1∶(1.1-1.3)；步骤(2)中化合物2与2-吡啶甲酸的摩尔比为1∶(1.2-1.5)。优选的.所述步骤(1)的具体操作为：在干燥的反应容器中加入0.9g化合物1、0.41g4-羟基苯甲醛和35ml甲苯，溶解后加入1.1ml哌啶以及1.1ml乙酸，通过油水分离器除去水分，加热回流3h，使化合物1与4-羟基苯甲醛发生克诺维纳盖尔缩合反应，提纯后得到化合物2；所述步骤(2)的具体操作为：将135mg化合物2、60mg2-吡啶甲酸、25mgDMAP用5ml四氢呋喃(简称THF)溶解，加入100mgDCC溶于3ml二氯甲烷(简称DCM)的溶液，室温搅拌1h，使化合物2与2-吡啶甲酸发生酯化反应，提纯后得到所述荧光探针。优选的，所述步骤(1)中提纯的具体操作为：待反应混合物冷却后，旋转蒸发去除甲苯(作为本领域公知常识，此处甲苯只是绝大部分除去)，将剩余的物质用饱和食盐水洗涤两次，DCM萃取，无水硫酸镁干燥，浓缩，硅胶柱层析分离提纯(二氯甲烷为流动相)，浓缩得到紫红色固体化合物2；所述步骤(2)中提纯的具体操作为：过滤沉淀，将滤液收集后水洗，DCM萃取，无水硫酸镁干燥，过滤，浓缩，硅胶柱层析分离提纯(二氯甲烷：三乙胺＝300：1(体积比)为流动相)，浓缩得紫红色固体，即为所述荧光探针。根据本专利技术的第三方面，本专利技术实施例还提供了所述荧光探针的应用，将所述荧光探针用于水相检测Cu2+。优选的，所述水相检测的检测溶剂为二甲基亚砜与pH为7.2、浓度为0.02M的HEPES缓冲液以1：1体积比混合得到的混合溶剂。当水相检测的检测溶剂为单独的缓冲液时，本专利技术实施例提供的荧光探针同样可以成功用于检测Cu2+，只是响应时间相对延长。HEPES化学名为4-羟乙基哌嗪乙磺酸，HEPES缓冲液为本领域常用缓冲液。优选的，本专利技术实施例所述荧光探针可制成试纸条用于水相检测Cu2+。作为本领域公知技术，制成试纸条是将所述荧光探针均匀附着在试纸上用来检测待检样品中的Cu2+。由于含Cu2+的待检样品均为水溶液，检测时，将试纸条置于待检样品中，只有当试纸上附着的荧光探针可进入水相的待检样品中与Cu2+发生作用使荧光信号发生改变才可实现检测功能。显然，只有当荧光探针可以用于水相检测Cu2+时，所述荧光探针才可以制成试纸条进行使用。现有技术已公开的Cu2+探针均无法实现水相检测Cu2+，因此无法制成试纸条进行使用。本专利技术实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：本专利技术所述Cu2+荧光探针为比率型荧光探针，可用于水相检测Cu2+，响应时间短、选择性好、检测灵敏度高，可制作成试剂条。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为ZG(8μmol·L-1)的DMSO：HEPES(pH＝7.2，0.02mol·L-1)＝1∶1(体积比)溶液中加入不同阳离子(80μmol·L-1)时的紫外吸收谱图；图2为ZG(8μmol·L-1)的DMSO：HEPES(pH＝7.2，0.02mol·L-1)＝1∶1(体积比)溶液中加入不同阳离子(80μmol·L-1)时的荧光发射谱图(λex＝563nm)；图3为ZG(8μmol·L-1)的DMSO：HEPES(pH＝7.2，0.02mol·L-1)＝1∶1(体积比)溶液中加入不同阳离子(80μmol·L-1)时在手提紫外灯365nm照射下图片(离子顺序从左至右：K+、Ba2+、Mn2+、Mg2+、Ca2+、Cu2+、Ni2+、Co2+、Zn2+、Ag+、Cd2+、Na+、Fe3+、空白)；图4为ZG(8μmol·L-1)的DMSO：HEPES(pH＝7.2，0.02mol·L-1)＝1∶1(体积比)溶液中在不同Cu2+浓度(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测Cu2+的比率型荧光探针，其结构如下：

【技术特征摘要】
1.一种检测Cu2+的比率型荧光探针，其结构如下：2.权利要求1所述荧光探针的制备方法，其特征在于，合成路线如下：3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)以甲苯作为溶剂，在哌啶和乙酸存在下，使化合物1与过量的4-羟基苯甲醛发生克诺维纳盖尔缩合反应，提纯后得到化合物2；(2)在4-二甲氨基吡啶和二环己基碳二亚胺存在下，使化合物2与过量的2-吡啶甲酸发生酯化反应，提纯后得到所述荧光探针。4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中化合物1与4-羟基苯甲醛的摩尔比为1∶(1.1-1.3)；步骤(2)中化合物2与2-吡啶甲酸的摩尔比为1∶(1.2-1.5)。5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体操作为：在干燥的反应容器中加入0.9g化合物1、0.41g4-羟基苯甲醛和35ml甲苯，溶解后加入1.1ml哌啶以及1.1ml乙酸，通过油水分离器除去水分，加热回流3h，使化合物1与4-羟基苯甲醛发生克诺维纳盖尔缩合反应，提纯后得到化合物2；所述步骤(2)的具体...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻艳华，舒婷婷，邓宣凯，文丹，杨智慧，黄文文，岑志婷，付成，邓云，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42