荧光探针聚酰亚胺的制备方法技术

本发明专利技术公开一种荧光探针聚酰亚胺的制备方法，包括：(1)、准备苝四酸二酐和三聚氰胺；(2)、将准备好的苝四酸二酐和三聚氰胺按摩尔比1～2:1分散到熔化的咪唑中，搅拌2～4小时，温度设定为150～200摄氏度，得到悬浊液；(3)、将获得的悬浊液升温至210～250摄氏度，搅拌6～8小时，得到反应缩聚液；以及(4)、制备好的反应缩聚液冷却至120℃～160℃后，加入甲醇冷却至室温后过滤，得到荧光探针聚酰亚胺。在步骤(2)中，采用恒温磁力搅拌，三聚氰胺和苝四酸二酐的总质量与咪唑的质量比为1～3:50。本发明专利技术制得的荧光探针聚酰亚胺特异选择性强、灵敏度高、可用于复杂环境下探测钴离子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及溶液中离子探测领域，尤其涉及一种用于钴离子探测的荧光探针的制备方法。
技术介绍
在分子识别领域中，具有分子器件性质的荧光探针通过与目标物质选择性键合，使结合前后的荧光增强或猝灭、荧光偏振、波长及峰形、荧光寿命等参数变化，将微观领域的作用通过光信息表现出来，从而实现在分子水平上的原位实时检测，达到对金属离子、有机分子、生物分子等的有效识别。利用探针分子与非荧光或弱荧光物质以共价或其它形式结合形成发荧光的配合物、超分子或聚集体进行测定，即所谓“荧光探针”技术。由于荧光分析的高灵敏和高选择性，实时原位检测，设备简单，并能提供丰富的光谱信息，在分析化学、生物化学、环境科学、医药学等领域中各种离子检测、DNA及蛋白质分子标记、细胞成像、免疫分析等方面发挥着重要作用。钴是一种毒性较强的过渡金属，微量存在于所有多细胞生物体的氰钴胺素和金属蛋白中。钴也是人体必需的微量元素，在新陈代谢和血色素的合成中，主要以维生素B12及B12辅酶形式发挥其生物学作用和生理功能。Co2+的缺乏可引起心血管疾病，而Co2+过量存在于环境中，会导致人体肺部损伤、支气管敏感和肺纤维化等疾病。但是，一旦生物体细胞内的钴离子含量过高可导致严重的钴离子中毒，主要涉及的损害机制包括细胞的氧化应激和缺氧性损害以及损害引起的细胞凋亡。此外钴中毒还可以降低许多酶的活性，降低机体的抵抗力甚至激发癌变，因此国际癌变机构将钴及其化合物列为人类可能致癌物质的2A级。海水中的钴含量可达0.5μg/L～1.2μg/L，人们在硬质金属工业、金刚石研磨和瓷器、化学及制药工业中都会接触到钴。由于钴在工业生产中的应用领域十分广泛，常用于有色玻璃制造、颜料生产、有色金属冶炼等。这也意味着钴离子更容易进入环境，危害环境和人体健康。因此，实现对检测环境中钴离子的探测具有重要意义。采用荧光探针法探测金属离子因其具有灵敏度高、选择性好、操作简便以及便于观察的特点而受到广泛关注。但是目前对于钴离子的探测报道较少，少数用于钴离子探测的荧光探针(基于苯并噻唑和三联吡啶荧光探针的设计合成及功能研究-谭轶群)合成过程需要加入有毒催化剂等，在成本上极大的制约了钴离子探针的应用，大多数对钴离子响应的荧光基团需要在氧化剂的存在下或碱性条件下才能作用，或者一些荧光探针选择性差，背景干扰严重。如中国专利申请第201510969475.6号揭示的一种识别钴离子荧光探针，合成步骤是：以乙腈为溶剂，将原料8-(2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基)喹啉-2-甲醛和吡啶-2-甲酰肼，加热回流反应后，减压旋出乙腈，得到的粗产物用硅胶柱色谱法进行纯化，用乙酸乙酯和石油醚作为洗脱剂进行分离，得到荧光探针L。然而，该方法制备的识别钴离子荧光探针在PH值为7～11的碱性条件下对钴离子进行检测，推广条件受到限制。又如中国专利申请第201210389131.4号揭示的一种合成钴离子探针的方法，包括以下步骤：在室温条件下，取氟硼二吡咯荧光染料和N，N‘-间苯撑双马来酰亚胺溶解在乙苯和N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，然后加入二盐基亚磷酸铅做催化剂，加热回流，点板跟踪至原料反应完全后，减压蒸发溶剂后，柱层析，减压蒸馏除去溶剂后，得到红棕色产物，即为钴离子探针本专利技术以氟硼二吡咯为荧光母体、4-N，N-二乙酰胺醇苯甲醛为受体合成了一种新型钴离子探针。然而，该方法制备的钴离子探针不适用于对钴离子在复杂情况下的探测。再如中国专利申请第201210202305.1号揭示的一种钴离子的高灵敏、高选择荧光猝灭光谱分析法，方法中在含H2O量为60％的DMF/H2O混合液中，用Tris-HCl缓冲溶液控制pH～8，Co2+可将化合物二[(1-羟基，2-萘基)-次甲基]腙的荧光猝灭，测定溶液荧光强度的降低可以确定溶液中Co2+的含量。设计了特定的介质条件，使化合物成为检测钴离子的荧光猝灭型探针，实施对不同样品中钴离子的高灵敏、高选择识别检测。然而，该专利申请没有提供与荧光猝灭光谱分析法适用的钴离子荧光探针。因此，提供一种合成方法简单、特异选择性强、灵敏度高、可用于复杂环境下探测钴离子且适合推广应用的钴离子荧光探针是及其制备方法成为业内急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种特异选择性强、灵敏度高、可用于复杂环境下探测钴离子的荧光探针。本专利技术基于电荷转移机理制备荧光探针，将廉价的三聚氰胺和苝四酸二酐作为单体合成聚酰亚胺。在光激发下，产生较强荧光峰，当与钴离子结合时，造成体系的偶极矩发生变化出现荧光发射峰强度明显变化，实现对钴离子的探测。根据本专利技术的一个方面，提供一种荧光探针聚酰亚胺的制备方法，包括：(1)、准备苝四酸二酐(CAS号128-69-8)和三聚氰胺(CAS号108-78-1)；(2)、将准备好的苝四酸二酐和三聚氰胺按摩尔比1～2:1分散到熔化的咪唑中，搅拌2～4小时，温度设定为150～200摄氏度，得到悬浊液；(3)、将获得的悬浊液升温至210～250摄氏度，搅拌6～8小时，得到反应缩聚液；以及(4)、制备好的反应缩聚液冷却至120℃～160℃后，加入甲醇冷却至室温后过滤，得到荧光探针聚酰亚胺。优选地，在步骤(2)中，采用恒温磁力搅拌，三聚氰胺和苝四酸二酐的总质量与咪唑的质量比为1～3:50。可选择地，在步骤(3)中，采用恒温磁力搅拌，温度设定为220～230摄氏度。可选择地，在步骤(4)中，将甲醇加入反应缩聚液中，甲醇与反应缩聚液的质量比为1:1～1.5。可选择地，将甲醇分多次加入反应缩聚液中，比如分三次或五次。可选择地，在步骤(4)中，制备好的荧光探针聚酰亚胺经过洗涤后，真空干燥5～12小时。可选择地，依次采用甲醇和四氢呋喃洗涤得到的荧光探针聚酰亚胺各3～5次，真空干燥温度设定为130～180摄氏度。可选择地，可以采用99％体积乙醇溶液代替甲醇洗涤得到的荧光探针聚酰亚胺。可选择地，步骤(2)、步骤(3)中的恒温磁力搅拌是在恒温磁力搅拌器中进行的。根据本专利技术的第二方面，提供一种根据本专利技术制备方法获得的荧光探针聚酰亚胺，其结构式为：可选择地，荧光探针聚酰亚胺是以苝四酸二酐和三聚氰胺为聚合单体缩聚得到。苝四酸二酐和三聚氰胺合成反应式如下：根据本专利技术的第三方面，提供一种荧光探针聚酰亚胺在钴离子探测中的应用，将聚酰亚胺溶液按体积比1:2～20加入到待测溶液中，分散均匀后测试待测溶液的荧光光谱，根据荧光发射峰强度变化来确定在待测溶液中是否含有钴离子。比如，取待测溶液3～10ml，将0.5～1.5ml的聚酰亚胺溶液加入到待测溶液中，摇匀后测试待测溶液的荧光光谱，确定在待测溶液中是否含有钴离子。优选地，荧光探针聚酰亚胺探测钴离子时，加入到待测溶液中的聚酰亚胺溶液是浓度为0.1～0.5g/L的聚酰亚胺四氢呋喃分散液。具体的，使用荧光探针聚酰亚胺探测钴离子时，用波长为300nm～360nm的激发光激发待测溶液，测定待测溶液的荧光发射光谱，确定待测溶液中是否含有钴离子。荧光发射光谱：使激发光的波长和强度保持不变，而让荧光物质所发出的荧光通过发射单色器照射于检测器上，亦即进行扫描，以荧光波长为横坐标，以荧光强度为纵坐标作图，即为荧光光谱，又称荧光发射光谱。本专利技术的制备方法，采用三聚氰胺与苝四酸二酐为反应单体，在溶液条件下氮本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光探针聚酰亚胺的制备方法，包括：(1)、准备苝四酸二酐和三聚氰胺；(2)、将准备好的苝四酸二酐和三聚氰胺按摩尔比1～2:1分散到熔化的咪唑中，搅拌2～4小时，温度设定为150～200摄氏度，得到悬浊液；(3)、将获得的悬浊液升温至210～250摄氏度，搅拌6～8小时，得到反应缩聚液；以及(4)、制备好的反应缩聚液冷却至120℃～160℃后，加入甲醇冷却至室温后过滤，得到荧光探针聚酰亚胺。

【技术特征摘要】
1.一种荧光探针聚酰亚胺的制备方法，包括：(1)、准备苝四酸二酐和三聚氰胺；(2)、将准备好的苝四酸二酐和三聚氰胺按摩尔比1～2:1分散到熔化的咪唑中，搅拌2～4小时，温度设定为150～200摄氏度，得到悬浊液；(3)、将获得的悬浊液升温至210～250摄氏度，搅拌6～8小时，得到反应缩聚液；以及(4)、制备好的反应缩聚液冷却至120℃～160℃后，加入甲醇冷却至室温后过滤，得到荧光探针聚酰亚胺。2.如权利要求1所述的荧光探针聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，采用恒温磁力搅拌，三聚氰胺和苝四酸二酐的总质量与咪唑的质量比为1～3:50。3.如权利要求2所述的荧光探针聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，在步骤(3)中，采用恒温磁力搅拌，温度设定为220～230摄氏度。4.如权利要求3所述的荧光探针聚酰亚胺的制备方法，其特征在于，在步骤(4)中，将甲醇加入反应缩聚液中，甲醇与反应缩聚液的质量比为1:1～1.5。5.如权利要求4所述的荧光探针聚酰亚胺的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵灵智，杨辉，刘保健，欧阳剑，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44