一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针及其制备方法和应用。该荧光探针结构如式I所示，其以羟基四苯乙烯为原料，经甲酰化，再与水合肼形成三苯乙烯基水杨醛吖嗪而成。本发明专利技术的探针光学性能稳定，对铜离子检测灵敏度高，检测下限低，检测限为30.9 nM，响应范围为0.5‑7.5μM。选择性好，对银离子、钡离子、钙离子、锂离子、镁离子、铵离子、镍离子、锌离子、汞离子、钴离子、铅离子等阳离子没有响应。且合成简单，条件温和，收率高。本发明专利技术的荧光分子探针在生物化学与环境化学中铜离子的检测等领域具有实际的应用价值。

Copper ion detection probe based on aggregation induced luminescence and preparation method and application thereof

The invention discloses a copper ion detection probe based on aggregation induced luminescence, a preparation method and an application thereof. The structure of the fluorescent probe is shown in formula I, which is made from hydroxyl four styrene as a raw material, and then is formed with hydrazine hydrate to form a three styrene salicylaldehyde. The optical properties of the probe of the invention of copper ion stability, high sensitivity, low detection limit, the detection limit is 30.9 nM, 0.5 response range is 7.5 M. The selectivity is good for silver ion, barium ion, calcium ion, lithium ion, magnesium ion, ammonium ion, nickel ion, zinc ion, mercury ion, cobalt ion, lead ion and other cations. The synthesis is simple, the condition is mild and the yield is high. The fluorescent molecular probe of the present invention has practical application value in the fields of Biochemistry and environmental chemistry, detection of copper ions and the like.

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针及其制备方法和应用
本专利技术涉及的是化学分析检测
，具体涉及一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针及其制备方法和应用。
技术介绍
铜是生命系统中重要的微量元素和必需的营养素。铜的毒性很小，在人体内如果铜元素缺乏会导致生长和代谢的紊乱。已知铜是呼吸色素的必需成分，并且在越来越多的蛋白质和酶中被检测到。铜在细胞中浓度平衡的改变会导致抑制神经性疾病，例如Menkes综合征、家族遗传性脊侧索硬化、Alzheimer,s病、Wilson病和prion病等，所以铜在细胞中的分布要受到严格的控制。对铜离子进行检测在化学、环境、医学以及生命科学中均具有重要的意义。因此，设计并且合成荧光分子探针对铜离子进行检测，同时跟踪并研究铜离子在化学反应和生命体活动中的作用过程就变成一件很有意义的事情。二价铜离子对荧光分子具有极强的淬灭性，所以大多数研究报道的铜离子荧光探针均为荧光淬灭型的荧光探针，并且都是在纯有机溶剂中得以实现，这样就不易在自然环境以及生命体这样的水相环境体系中得到广泛的应用。因此设计并合成出一种可以在水相溶液中检测的比率型铜离子荧光探针就成为了一个亟待解决的任务。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针及其制备方法和应用。本专利技术的技术方案为：一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针，具有式（I）所示的结构：（I）。上述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法，包括如下步骤：(1)中间体化合物2的制备取化合物1、六次甲基四胺(HMTA)溶于溶剂中，所述化合物1与HMTA物质的量之比为1:3-6:1，加热搅拌1~10小时，原料反应完毕后，减压旋蒸除去溶剂，粗产物用柱层析纯化得到黄色固体化合物2；(2)荧光探针I的制备取化合物2、质量分数为80%的水合肼溶于无水乙醇中，所述化合物2与水合肼物质的量之比为1:1-10:1，一定温度条件下搅拌1~2小时，固体完全析出，过滤，粗产物用无水乙醇重结晶，得到黄色针状化合物I；即式（I）所示的铜离子检测探针。以上各化合物均以反应式中各化合物下面序号加以区分。进一步地，步骤（1）中，化合物1和HMTA的物质的量之比优选为1:1。进一步地，步骤（1）中，所述的溶剂优选三氟乙酸。进一步地，步骤（2）中，化合物2和水合肼的物质的量之比优选为2:1。进一步地，步骤（2）中，搅拌温度优选60oC。上述的铜离子检测探针应用于铜离子检测的方法，包括如下步骤：1）配制分散有荧光探针化合物I的四氢呋喃(THF)-水混合溶液;2）确定荧光探针分子的检测限；3）绘制并计算溶液中铜离子的浓度；4）确定荧光探针对阳离子的选择性。检测原理如下所示：本专利技术中荧光探针具有聚集诱导发光增强的性质，其分子内存在着氢键。由于混合溶液中水的存在，探针分子发生聚集作用，限制了分子内的氮-氮单键的自由旋转。这种聚集状态抑制了分子内因转动而导致的非辐射能量的衰减，使得化合物的激发态主要以辐射发光的方式进行衰减，从而使分子的发光大大增强。荧光探针与铜离子作用前，分子内氢键的存在使得分子具有很强的荧光发射；当有铜离子存在时，探针分子的氢键被铜离子切断，铜离子与酚羟基上的氧和亚胺氮形成络合的铜离子，探针分子的荧光消失。因此，可以根据探针分子荧光强度的变化识别和定量检测铜离子。更具体的检测方法如下：1）配制荧光探针化合物I浓度为100μmol/L的10%THF-H2O（即V（THF）/V（水）=10/90）混合溶液，得到荧光探针分子的水分散溶液；2）取一系列1-3mL的荧光探针分子的水分散溶液，分别加入10-30μL不同浓度的铜离子（0,0.5,1,2.5,5,10,20,50,100μmol/L），放置30~60分钟后，分别测量并计算出581nm处的荧光强度，根据荧光强度与铜离子浓度的关系制作工作曲线；3）取一系列1-3mL的荧光探针分子的水分散溶液，分别加入10-30μL浓度为10-2的Ag+,Ba2+,Ca2+,Li+,Mg2+,NH4+,Ni2+,Zn2+,Pb2+,Co3+,Hg2+的水溶液，放置20~50分钟后，分别测量并记录581nm处的荧光强度，由此验证探针分子对铜离子的选择性。本专利技术的有益效果在于：（1）本专利技术提供的荧光探针分子对铜离子的识别不仅灵敏，而且专一性强，荧光由强变弱，溶液从无色转变为黄色；且检测过程不受探针分子光漂白，仪器及环境因素的影响。（2）本专利技术提供的荧光探针分子适用于含铜水溶液。（3）本专利技术提供的荧光探针分子对铜离子的检测限低，可以达到微摩尔级。附图说明图1为本专利技术实施例2制备的比率荧光探针分子的水分散溶液，加入不同浓度铜离子后的荧光光谱图，自上而下的曲线代表铜离子浓度逐渐增加的探针溶液。图2为本专利技术实施例3，380nm激发光激发下，分别加入20μL的Ag+,Ba2+,Ca2+,Li+,Mg2+,NH4+,Ni2+,Zn2+,Pb2+,Co3+,Hg2+的水溶液，60min后的荧光强度。其中，图1中，横坐标表示波长（wavelength），纵坐标表示强度（intensity）。图2中，横坐标为不同的离子，纵坐标表示强度（intensity）。具体实施方式以下通过具体实施例对本专利技术做进一步地详细说明，但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。本专利技术所用仪器与试剂：核磁共振仪：BrukerAV-II500MHzNMR，TMS为内标，CDCl3为溶剂。所用试剂均为市售化学纯或分析纯。实施例1本专利技术荧光探针的合成本专利技术荧光探针的制备途径如下：(1)中间体化合物2的制备取化合物1、六次甲基四胺(HMTA)溶于三氟乙酸中，所述化合物1与HMTA物质的量之比为1:1，加热搅拌5小时，原料反应完毕后，减压旋蒸除去溶剂，粗产物用柱层析纯化得到黄色固体化合物2；(2)荧光探针I的制备取化合物2、质量分数为80%的水合肼溶于无水乙醇中，所述化合物2与水合肼物质的量之比为2:1，60oC条件下搅拌2小时，固体完全析出，过滤，粗产物用无水乙醇重结晶，得到黄色针状化合物I；即式（I）所示的铜离子检测探针。黄色固体，产率85%，IR(KBr)cm-13435,1634,1492,1275,698.熔点大于300oC.1HNMR(500MHz,CDCl3)δ11.27(s,2H),8.36(s,2H),7.14–6.96(m,34H),6.75(d,J=1.0Hz,2H).13CNMR(125MHz,CDCl3)δ164.5,158.3,143.6,143.3,140.9,139.4,136.7,135.4,131.4,131.3,128.0,127.8,127.7,126.7,126.6,126.5,116.7,116.5.实施例2比率荧光探针分子工作曲线取2mL配制好的比率荧光探针分子的水分散溶液，加入20μL不同浓度（0,0.5,1,2.5,5,10,20,50,100μmol/L）的硫酸铜水溶液，放置60min后，荧光光谱仪分别记录581nm处荧光强度的变化。以荧光强度为纵坐标，铜离子浓度为横坐标作图，拟合得到比率荧光探针分子的工作曲线。本实施例中比率荧光探针对铜离子浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针，其特征在于，具有式（I）所示的结构：

【技术特征摘要】
1.一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针，其特征在于，具有式（I）所示的结构：（I）。2.权利要求1所述的一种基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)中间体化合物2的制备取化合物1、六次甲基四胺(HMTA)溶于溶剂中，所述化合物1与HMTA物质的量之比为1:3-6:1，加热搅拌1~10小时，原料反应完毕后，减压旋蒸除去溶剂，粗产物用柱层析纯化得到黄色固体化合物2；(2)荧光探针I的制备取化合物2、质量分数为80%的水合肼溶于无水乙醇中，所述化合物2与水合肼物质的量之比为1:1-10:1，一定温度条件下搅拌1~2小时，固体完全析出，过滤，粗产物用无水乙醇重结晶，得到黄色针状化合物I；即式（I）所示的铜离子检测探针。3.根据权利要求2所述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制备方法，其特征在于步骤（1）中，化合物1和HMTA的物质的量之比为1:1。4.根据权利要求1所述的基于聚集诱导发光的铜离子检测探针的制...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵云辉，周智华，龙云飞，
申请(专利权)人：湖南科技大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43