苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法技术

苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法，它涉及荧光探针合成及其应用。它要解决现有的在水溶液中检测PO43‑的荧光探针种类少、PO43‑识别时易受H2PO4‑和HPO42‑影响以及不能单独直接识别的问题。该荧光探针为1,4‑苯基‑双[(氨甲酰甲基)‑N‑戊烷基苯并咪唑氯化铵]。它采用二氯乙酰对苯二胺和N‑戊烷基苯并咪唑通过季铵化反应合成。将该荧光探针溶解于去离子水配制的HEPES 缓冲溶液中，测试样品加入前后的吸光度值或荧光强度变化来判断PO43‑的存在。本发明专利技术的荧光探针，可用于水和血液中的PO43‑的直接检测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一类用于磷酸根离子(PO43-)荧光识别的新型化合物、尤其涉及苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及其使用方法，属于生物化学领域。
技术介绍
由于阴离子在生物学、化学、健康学和环境科学中都扮演着重要的角色，因此对阴离子识别的研究越来越受到人们的关注。2010年苏东东等人公开发表的文章《基于咪唑的荧光传感器对磷酸二氢根离子的高选择性识别》涉及对磷酸二氢根离子的检测，还有报道对S2-、F-、AcO-和CN-等阴离子的检测。磷酸盐在一些重要的生命进程中起着关键的作用，例如能量储存、基因构筑和信号转换，血液中过量的磷酸盐也会引起一些疾病，例如高磷血症和心血管并发症，增加了发病率和死亡率，同时，磷酸盐是水体富营养化的最重要元凶之一。因此，如何检测水溶液中磷酸根的含量成为环境保护方面的一个重要任务。目前已报道的识别PO43-的探针大多还是在溶剂中检测，选择性不高，易受H2PO4-和HPO42-的影响，探针合成复杂，产率不高，并且很多探针不能直接识别H2PO4-或HPO42-。例如Ya-WenWang等人在AppliedMaterialsInterfaces上公开发表的文章《ATerbium(III)-Complex-BasedOn-OffFluorescentChemosensorforPhosphateAnionsinAqueousSolutionandItsApplicationinMolecularLogicGates》，测试溶剂为二甲基亚砜和水的混合溶液；胡望霞等人公开发表的文章《4′-对二甲氨基苯基-2,2′:6′,2′′-三联吡啶-锌配合物在含水乙醇介质中对磷酸根离子的高选择性识别研究》，测试溶剂为乙醇和水的混合溶液；CongDai等人在AnalyticalChemistry上公开发表的文章《RatiometricFluorescentDetectionofPhosphateinAqueousSolutionBasedonNearInfraredFluorescentSliverNanoclusters/Metal-OrganicShellComposite》实现的是复合材料做荧光探针并且复合材料的量子产率不高；杨慧等人公开发表的文章《罗丹明内酰胺和铜离子荧光法检测人工湿地中的磷酸根离子》实现的是罗丹明内酰胺和铜离子先络合再识别PO43-。本专利技术涉及合成了一种可以在水溶液中单独直接检测PO43-的苯并咪唑荧光分子探针，苯并咪唑荧光分子探针合成简便、易于分离纯化、产物收率高，且在水溶液中对PO43-具有较强的选择性荧光增强识别，识别效果好。其将对生物、医学、化学、环境科学以及生产中的PO43-检测具有广泛的应用价值。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的在水溶液中检测PO43-的荧光探针种类较少，对PO43-识别时易受H2PO4-或HPO42-影响且不能单独直接识别，从而提供了一种苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法。本专利技术的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，其结构式为：。上述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]合成方法，按以下步骤进行：一、称取二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑摩尔比为1:(2.1-2.8)的量加入到带有温度计和回流冷凝装置的三口瓶中，加入二甲基亚砜(DMF)，二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:(8mL-12mL)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；二、将反应混合物升温至110-130℃，TLC跟踪反应，反应3-6h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:(8-12)混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体苯并咪唑荧光分子探针。本专利技术的合成过程可用下面的式子表示：上述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的使用方法按以下步骤进行：一、将苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针溶于去离子水配制的HEPES缓冲溶液中，得到荧光探针溶液；其中HEPES缓冲溶液的pH＝7.4，溶液中荧光探针的浓度为1.0×10-5mol/L；二、取荧光探针溶液，向其中加入待测样品，混合均匀，得到样品溶液；三、用紫外分光光度计测试荧光探针溶液在波长为269nm处的吸光度值A1，再测试样品溶液在波长为269nm处的吸光度值A2，如果A2≤0.85A1，则可判定样品中含有PO43-；或者用荧光光谱仪测试荧光探针溶液在发射波长为409.5nm时的荧光强度B1，再测试样品溶液在发射波长409.5nm时的荧光强度B2，如果B2≥1.10B1，则可判定样品中含有PO43-。本专利技术提供了一种在水溶液中检测PO43-的苯并咪唑衍生物荧光探针。使用本专利技术的荧光探针，能选择性的识别PO43-，不受I-,Cl-,Br-,CO32-,HCO3-,SO42-,NO2-,AcO-,H2PO4-,HPO42-,BrO3-,NO3-,SO32-,HSO3-,F-和SCN-的干扰。用去离子水配制的HEPES溶液作为缓冲溶液，在pH值为6~11范围内，都可以检测PO43-，而且响应时间很短，10s内就可以完成检测。用于检测PO43-的方法简单、方便、快捷。综上所述，本专利技术的技术效果是非常明显的，并提供了一种绿色环保，检测操作简单快捷、高选择性识别PO43-的苯并咪唑荧光分子探针。本专利技术的优点在于该荧光探针合成所需原料廉价易得、合成步骤少、合成方法简单，反应条件易于控制，产物易于处理，收率80.1%。并且提供了一种在水溶液中就能快速、高选择性、直接识别PO43-的苯并咪唑衍生物荧光探针，避免了用溶剂检测对环境带来的污染和溶剂带来的干扰问题。本专利技术的苯并咪唑衍生物荧光探针可在水溶液中检测PO43-，具有极高的应用价值。附图说明图1是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]荧光探针对不同阴离子的荧光发射光谱图；图2是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]荧光探针在其它阴离子存在的情况下，荧光强度比率变化图，纵坐标表示荧光强度比率，横坐标表示阴离子种类，其中0为空白,1-16分别代表1：I-；2：Cl-；3：Br-；4：CO32-；5：HCO3-；6：SO42-；7：NO2-；8：AcO-；9：H2PO4-；10：HPO42-；11：BrO3-；12：NO3-；13：SO32-；14：HSO3-；15：F-；16：SCN-；图3是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]荧光探针在不同的PO43-浓度时的紫外吸收光谱图；图4是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]荧光探针在不同的PO43-浓度时的紫外吸收强度图；图5是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]荧光探针在不同的pH条件下的荧光发射强度图；图6是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]荧光探针和PO4本文档来自技高网...

【技术保护点】
苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，其特征在于该荧光探针为1,4‑苯基‑双[(氨甲酰甲基)‑N‑戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]的合成方法按以下步骤进行：一、称取二氯乙酰对苯二胺和N‑戊烷基苯并咪唑摩尔比为1:(2.1‑2.8)的量加入到带有温度计和回流冷凝装置的三口瓶中，加入二甲基亚砜(DMF)，二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:(8mL‑12mL)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；二、将反应混合物升温至110‑130℃，TLC跟踪反应，反应3‑6h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:(8‑12)混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体苯并咪唑荧光分子探针。

【技术特征摘要】
1.苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，其特征在于该荧光探针为1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]的合成方法按以下步骤进行：一、称取二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑摩尔比为1:(2.1-2.8)的量加入到带有温度计和回流冷凝装置的三口瓶中，加入二甲基亚砜(DMF)，二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:(8mL-12mL)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；二、将反应混合物升温至110-130℃，TLC跟踪反应，反应3-6h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:(8-12)混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体苯并咪唑荧光分子探针。2.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法，其特征在于步骤一中二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑的摩尔比为1:2.5。3.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法，其特征在于步骤一中二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:10mL。4.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王丽艳，田莹，何显优，赵冰，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23