一种荧光素酰肼衍生物、制备方法，改性TiO2功能材料、制备方法及传感器技术

本发明专利技术公开了一种荧光素酰肼衍生物、制备方法，改性TiO2功能材料、制备方法及传感器，该荧光素酰肼衍生物的结构通式如式1所示，其中，R为CnH2n，n为1～5的整数。本发明专利技术的荧光素酰肼衍生物，是一种新的荧光分子探针，其与现有的苯环上带有羟基的荧光素酰肼相比，羟基上的氢被带有端羧基的碳链所取代，从而使衍生物的苯环上连接有带端羧基的基团；该端羧基可通过氨基硅氧烷基连接在半导体材料上制成功能材料，实现电化学方法对二价铜离子的定量检测；同时，用于与氨基硅氧烷基连接的端羧基在制备及连接时，均不会对该衍生物中用于与铜离子结合的部分结构产生影响，保证了该衍生物与铜离子的结合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光素酰肼衍生物、制备方法，改性TiO2功能材料、制备方法及传感器
本专利技术荧光传感器
，具体涉及一种荧光素酰肼衍生物及其制备方法，同时还涉及一种改性TiO2功能材料、制备方法及使用该功能材料制备的传感器。
技术介绍
铜元素是生物体内必须的微量重金属元素和必要的营养素，在细胞中的含量仅次于锌和铁，在各种有机体的基本生理过程中发挥着重要的作用。铜离子在生物体内的含量很小，但是缺乏铜可导致生物体生长和代谢的紊乱，铜离子含量过多同样也会对生物体产生巨大的毒害作用，因此寻求一种快速灵敏简便的铜离子检测方法在生物研究和医学诊断中具有重要的意义。目前，检测Cu2+的方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体-质谱法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法等，这些方法大多需要昂贵的大型分析设备，不宜现场操作。相对而言，电化学方法设备简单、价格低廉、灵敏度高，相对于上述方法，具有较明显的优势。荧光素及其衍生物有机物分子具有较好的水溶性，并且应用的pH范围宽，以荧光素为基础的探针技术在蛋白质、核酸及细胞、小分子检测等方面显现出了巨大的潜力。其中，含内酰胺基团的荧光素衍生物中由于胺中N原子上具有孤对电子，它可以和Cu2+的空轨道发生配位，因此有利于配位作用识别铜离子。但是，目前关于有机分子识别金属离子的检测方法主要是荧光法和色谱法，这些方法多数只是定性检测，少数定量检测也存在检测范围较窄，准确度不高的问题。现有技术中，专利CN102443388B公开了一种试剂及其在检测二价铜离子中的应用，该试剂为荧光素衍生物：二吡啶甲醛荧光素酰腙，是由荧光素酰肼与2-吡啶甲醛合成的；该试剂借助紫外分光光度计或荧光分光光度计定量检测二价铜离子，由于该试剂与检测方法本身的局限性，其检测范围(检测限)仅达到10-3mol/L。专利CN102127421A公开了一种铜离子和汞离子荧光分子探针，是以罗丹明B、水合肼、甲醛等为原料合成的；该荧光分子探针借助荧光分光光度计定量检测铜离子的浓度，其检测范围(检测限)为10-6mol/L。上述方法均是基于对荧光强度的测定来定量检测铜离子，其存在以下问题：由于荧光的淬灭性，该方法检测准确度及灵敏度不高；需要借助荧光光度计等大型检测设备，检测速度较慢且检测设备成本较高、携带不便；最高检测限仅为μmol/L级别，对于极痕量的铜离子便无法检测。那么，如何将含内酰胺基团的分子探针与简单易行的电化学方法相结合，快速准确的定量检测Cu2+，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种荧光素酰肼衍生物，可作为分子探针用电化学的方法快速准确的定量检测Cu2+。本专利技术的第二个目的是提供一种荧光素酰肼衍生物的制备方法。本专利技术的第三个目的是提供一种改性TiO2功能材料。本专利技术的第四个目的是提供一种改性TiO2功能材料的制备方法。本专利技术的第五个目的是提供一种使用上述改性TiO2功能材料制备的传感器。为了实现以上目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种荧光素酰肼衍生物，其结构通式如式1所示：其中，R为CnH2n，n为1～5的整数。该荧光素酰肼衍生物记为荧光素酰肼3,6-二乙酸。一种上述的荧光素酰肼衍生物的制备方法，包括下列步骤：1)取荧光素酰肼、碳酸钾加入第一溶剂中，搅拌溶解后，再加入溴酸酯进行反应，反应结束后分离提纯，得中间产物；2)取步骤1)所得中间产物溶于第二溶剂中，加入碱进行反应，反应结束后调节反应体系的pH为6～7，除去第二溶剂，即得所述荧光素酰肼衍生物。步骤1)中，所述第一溶剂为正丁醇或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。所述第一溶剂的用量为：每1g荧光素酰肼加入第一溶剂50～150ml。步骤1)中，所述荧光素酰肼与碳酸钾的摩尔比为1:2～7。步骤1)中，所述搅拌是指加热至110～160℃进行回流搅拌。优选的，当第一溶剂为正丁醇时，加热至110～130℃进行回流搅拌；当第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺时，加热至140～160℃进行回流搅拌。步骤1)中，所述溴酸酯的结构通式为BrRCOOR2；其中，R为CnH2n，n为1～5的整数；R2为CmH2m+1，m为1～2的整数。所述溴酸酯的加入量为：荧光素酰肼与溴酸酯的摩尔比为1:2～10。步骤1)中，利用薄层色谱法(TLC)确定反应是否结束。所述分离提纯是采用柱色谱进行分离提纯后再进行减压蒸馏。步骤2)中，所述第二溶剂为甲醇。所述第二溶剂的用量为：每1g中间产物加入第二溶剂20～60ml。步骤2)中，所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。步骤2)中，中间产物与碱的摩尔比为1:2～4。步骤2)中，所述反应的时间为1～2h。采用盐酸调节pH。除去第二溶剂的方法是减压蒸馏。所述荧光素酰肼是由以下方法制备的：取荧光素加入无水乙醇中，在85～110℃条件下回流使荧光素溶解，后加入水合肼，搅拌回流进行反应，反应完全后进行重结晶提纯，即得所述荧光素酰肼。其中，搅拌回流的时间为3～5h。采用薄层色谱法(TLC)检测反应是否完全。其中，所用荧光素的结构式如式3所示：所述无水乙醇的用量为：每1g荧光素加入无水乙醇5～15ml。荧光素与水合肼的摩尔比为1:5～50。荧光素酰肼的结构式如式4所示：一种改性TiO2功能材料，包括TiO2纳米颗粒，所述TiO2纳米颗粒表面连接有结构通式如式2所示的基团A：其中，R为CnH2n，n为1～5的整数；R3为硅氧烷基。所述R3为丙基硅氧烷基。所述基团A是由带端氨基的硅氧烷基与荧光素酰肼衍生物反应制成的。带端氨基的硅氧烷基的端氨基与荧光素酰肼衍生物的羧基缩合形成酰胺键。一种上述的改性TiO2功能材料的制备方法，包括下列步骤：a)将TiO2纳米颗粒分散在分散剂中，再加入带有端氨基的硅氧烷，加热搅拌后，除去分散剂，得连接有带端氨基硅氧烷基的TiO2纳米颗粒；b)将荧光素酰肼衍生物、步骤a)所得连接有带端氨基硅氧烷基的TiO2纳米颗粒加入EDC/NHS溶液中，静置、洗涤、干燥，即得改性TiO2功能材料。步骤a)中，所述分散剂为水、乙醇或二氯甲烷。所述分散剂的用量为：每1gTiO2纳米颗粒加入分散剂5～10ml。步骤a)中，所述带有端氨基的硅氧烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷或3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷。步骤a)中，每1g的TiO2纳米颗粒加入0.1～0.5ml的带有端氨基的硅氧烷。步骤a)中，所述加热是指在90min内，从室温加热至45～70℃。所述搅拌的时间为30～50min。除去分散剂的方法是减压蒸馏。步骤b)中，所述EDC/NHS溶液是将652mg的EDC(1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺)和155mg的NHS(N-羟基丁二酰亚胺)溶于10ml、pH为7.4的PBS溶液制成的。步骤b)中，荧光素酰肼衍生物与连接有带端氨基硅氧烷基的TiO2纳米颗粒的质量比为0.1～2:0.01。所述TiO2纳米颗粒的粒径范围为所述TiO2纳米颗粒是由溶胶凝胶法制备的，具体包括下列步骤：i)取钛酸丁酯加入无水乙醇中，搅拌使其充分水解，得混合物A；ii)将蒸馏水、无水乙醇与冰醋酸混合制成的混合物B加入混合物A中，搅拌，得TiO2溶胶；iii)将TiO2溶胶进行烧结，即得TiO2纳米颗粒。其中，步骤i)中，钛酸丁酯与无水乙醇的体积比为1:3～7。钛酸丁酯与乙醇生成TiO(O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光素酰肼衍生物，其特征在于：其结构通式如式1所示：其中，R为CnH2n，n为1～5的整数。

【技术特征摘要】
1.一种荧光素酰肼衍生物，其特征在于：其结构通式如式1所示：其中，R为CnH2n，n为1～5的整数。2.一种如权利要求1所述的荧光素酰肼衍生物的制备方法，其特征在于：包括下列步骤：1)取荧光素酰肼、碳酸钾加入第一溶剂中，搅拌溶解后，再加入溴酸酯进行反应，反应结束后分离提纯，得中间产物；所述第一溶剂为正丁醇或N,N-二甲基甲酰胺；2)取步骤1)所得中间产物溶于第二溶剂中，加入碱进行反应，反应结束后调节反应体系的pH为6～7，除去第二溶剂，即得所述荧光素酰肼衍生物；所述第二溶剂为甲醇；步骤1)中，所述溴酸酯的结构通式为BrRCOOR2；其中，R为CnH2n，n为1～5的整数；R2为CmH2m+1，m为1～2的整数。3.根据权利要求2所述的荧光素酰肼衍生物的制备方法，其特征在于：步骤2)中所述碱为氢氧化钠或氢氧化钾。4.一种改性TiO2功能材料，其特征在于：包括TiO2纳米颗粒，所述TiO2纳米颗粒表面连接有结构通式如式2所示的基团A：其中，R为CnH2n，n为1～5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张治红，康萌萌，王明花，王培远，张园厂，彭东来，闫福丰，
申请(专利权)人：郑州轻工业学院，
类型：发明
国别省市：河南;41