一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料及其制备方法和用途，属于化学荧光传感材料技术领域；本发明专利技术采用2,6‑二羟甲基对甲基苯酚和氨基硫脲作为基础原料，首先是由苯乙酮和硫脲为基础原料在碘单质作为催化剂的前提下进行反应制备2‑氨基‑4‑苯基噻唑。然后以对氰基联苯酚为基础原来，在六亚甲基四胺的存在下制备3‑甲酰基‑4‑羟基联苯氰，最后经亲核反应将两者进行结合制备得荧光传感材料；本发明专利技术制备的荧光传感材料由于自身的大共轭结构而发射橙红色荧光，对重金属Fe

Fluorescence sensing material based on phenyl thiazole and para cyano phenol and its preparation method and Application

The invention relates to a preparation method and application thereof and fluorescent sensing material phenylthiazole 4-cyanol phenol and its associated system based on, which belongs to the technical field of chemical fluorescent sensing material; the invention adopts 2,6 dimethylol p-cresol and thiosemicarbazide as basic raw materials, first by acetophenone and thiourea as raw material in iodine as under the condition of the catalyst was prepared by the reaction of 2 amino 4 phenylthiazole. Then using 4-cyanol p-phenylphenol as the original, six methylene four amine prepared in the presence of 3 formyl 4 hydroxy biphenyl cyanogen by nucleophilic reaction, finally combine the two prepared fluorescent sensing material; fluorescent sensing material prepared by the invention of the orange red fluorescence emission due to its large conjugated structure the effects of heavy metals Fe

【技术实现步骤摘要】
一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及涉及一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料及其制备方法和用途，属于化学荧光传感材料

技术介绍
作为环境中主要污染物的重金属离子一直都是人们关注的焦点。工业生产废水中往往含有大量的重金属离子，处理不当就会对环境造成严重危害。重金属污染物由于不能被微生物所降解，其一旦进入环境或者生态系统中就会长期存留、蓄积，并且其极易被生物体所吸收，不同形态的重金属离子会通过生物的迁徙，富集等方式作用于动植物，最终通过食物链进入人体危害健康。作为重金属的铁是人体必需微量元素之一。它在人体中分布很广，几乎所有的组织都含有铁。它与健康有着密切的关系。铁是血红蛋白的重要组成成分，是血液中输送氧与交换氧的重要元素，也是许多酶的组成成分和氧化还原反应酶的激活剂。铁缺乏会导致贫血等疾病，但过量的摄入铁也会造成一系列的疾病。流行病学调查和动物学实验研究都表明，体内铁的贮存过多与许多疾病如心脏病、肿瘤、糖尿病、关节炎、骨质疏松症等有关。人类通过不当饮食或者长期饮用含高浓度铁离子的水而摄入过量铁。特别是由于膳食结构的改变、强化食品的过度使用和工艺污染等原因，可通过多种途径使进入体内的铁增加。体内贮存铁过多会增加脂质过氧化，导致氧化与抗氧化失衡，从而破坏DNA而诱导突变。此外，在人体中铁含量的增加还会导致高铁血红蛋白症。环境水体所含铁离子浓度太高时，会导致水体颜色的变化并散播异味，对水生生物也有很大的危害，影响其正常的生长和繁殖。基于对环境和生物健康的保护，水体环境或生物体内铁离子含量的监测是必不可少。传统的检测铁离子的技术有原子吸收光谱仪，分光光度法和伏安法等技术。这些技术通常需要复杂的仪器设备，繁琐的样品制备过程。相比较而言，光学传感检测技术具有更好的优势，其易于操作，不需要复杂的仪器，灵敏度高，抗干扰性强，可实现可视化现场检测，是一种高效灵敏的、选择性高的化学痕量分析方法。荧光传感材料是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基础上，选择性的将分析对象的化学信息连续转变为分析仪器易测量的荧光信号的一种传感材料。荧光分子探针是建立在光谱化学和光学波导与测量技术基础上，选择性的将分析对象的化学信息连续转变为分析仪器易测量的荧光信号的一种传感材料。具有灵敏度高,选择性好,使用方便,成本低,不需预处理,不受外界电磁场影响等优点，近年来，它们在生物活性物质和环境污染检测方面得到了广泛的应用，包括核酸、蛋白质、酶类、重金属离子等。目前已报道的用于检测Fe3+的传感材料也有很多，大多数都是基于罗丹明B和香豆素等特定的荧光基团，其中大多数分子体系过大，合成过程复杂；而且在检测过程中有机溶剂引入过多，无法实现生物细胞内Fe3+的检测，应用受限。将光学传感材料用于金属离子的选择性识别早于上世纪70年代就有所研究，小分子的荧光传感材料目前己发展得相对比较成熟，含有特定结合位点的传感材料可以与金属离子形成有机配体，基于被测物体与荧光物质之间的特异性相互作用引起的荧光信号的输出形式的改变来实现对特定离子的快速检测。
技术实现思路
本专利技术考虑到传统检测技术的限制，目的在于提供一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料及其制备方法和用途，能够很好的实现环境水样及生物细胞中痕量Fe3+离子的有效检测。具有成本低，合成简单，响应时间快和检测灵敏度高等特点。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术首先提供一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料，所述材料是一个小分子化合物，黄色粉末状固体，固体本身及其溶解在HEPES缓冲溶液（0.05M,pH=7.4）/无水乙醇体系中具有强的橙红色荧光发射。本专利技术还提供一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.2-氨基-4-苯基噻唑的制备：参考文献GuptaVK,SinghAK,KumawatLK.ThiazoleSchiffbaseturn-onfluorescentchemosensorforAl3+ion[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2014,195:98-108进行制备。将苯乙酮和硫脲的置于圆底烧瓶中，加入碘单质，密封后加热反应，反应结束后加入热水搅拌加热直到成为一个均匀的溶液体系，过滤，将滤液冷却至室温然后加入氨水调节pH为弱碱性（pH=8）,产品析出并在乙醇中重结晶进行纯化。S2.3-甲酰基-4-羟基联苯氰的制备：参考文献AliciO,ErdemirS.Acyanobiphenylcontainingfluorescence“turnon”sensorforAl3+ioninCH3CN–water[J].SensorsandActuatorsB:Chemical,2015,208:159-163进行制备。对氰基联苯酚和六亚甲基四胺溶解在三氟乙酸中至于圆底烧瓶中加热回流。反应结束后，将反应溶液冷却至室温，加入1.0MHCl(100mL)酸化，然后用二氯甲烷进行萃取。收集有机层用水洗涤三次，并用无水硫酸镁进行干燥，过滤后减压移除溶剂得3-甲酰基-4-羟基联苯氰。S3、制备基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料：将2-氨基-4-苯基噻唑和3-甲酰基-4-羟基联苯氰置于圆底烧瓶中，用无水乙醇将其溶解，滴加2滴冰乙酸作为催化剂。油浴锅中搅拌回流，待反应结束后冷却至室温，减压旋蒸移除溶剂得粗产品，在乙醇中重结晶纯化得黄色固体。上述合成方法步骤S1中，苯乙酮，硫脲，碘单质的用量分别为2.05~3.42g(15~25mmol),2.13~3.55g(30~50mmol),3.8~6.35g(15~25mmol),所述的回流反应温度为40～60℃，反应时间为24~30h。上述合成方法步骤S2中，对氰基联苯酚,六亚甲基四胺和三氟乙酸的用量分别为0.5~1.5g(2.56~7.68mmol),2.15~6.45g(15.36~46.08mmol),40~80mL,回流反应温度为100～120℃,反应时间为4～8h。上述合成方法步骤S3中,2-氨基-4-苯基噻唑和3-甲酰基-4-羟基联苯氰的用0.176～0.528g(1～3mmol),0.227~0.681g(1～3mmol),无水乙醇的用量为40~60mL,回流温度为60~80℃,反应时间为8～10h。本专利技术还提供一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料用于环境水样中Fe3+的痕量检测的用途。本专利技术还提供一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料用于生物体细胞中Fe3+的成像分析检测。本专利技术的技术效果为：（1）本专利技术提供了一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料、其制备方法及应用。苯基噻唑和对氰基联苯酚两者都带有芳香环共轭体系，苯基噻唑环上有氨基基团修饰，所选择的另一原料对羟基联苯酚也是一种容易在酚羟基邻位修饰醛基的物质，两者通过C=N键相结合形成一个带有大共轭结构的席夫碱类化合物，制得的材料自身结构稳定，由于共轭体系而发射强的橘红色荧光，该特定的化学结构为其成为传感材料提供了前提。此外对氰基联苯酚上的酚羟基以及噻唑环上的氮原子都可提供电子作为金属离子的结合位点。（2）本专利技术中荧光分子探针是采用亲核反应将2-氨基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料，其特征在于，所述材料为黄色粉末状固体，固体本身及其溶解在HEPES缓冲溶液/无水乙醇体系中具有强的橙红色荧光发射。

【技术特征摘要】
1.一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料，其特征在于，所述材料为黄色粉末状固体，固体本身及其溶解在HEPES缓冲溶液/无水乙醇体系中具有强的橙红色荧光发射。2.一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.制备2-氨基-4-苯基噻唑；S2.制备3-甲酰基-4-羟基联苯氰；S3.制备基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料：将2-氨基-4-苯基噻唑和3-甲酰基-4-羟基联苯氰置于圆底烧瓶中，用无水乙醇将其溶解，滴加冰乙酸作为催化剂；油浴锅中搅拌回流，待反应结束后冷却至室温，减压旋蒸移除溶剂得粗产品，在乙醇中重结晶纯化得黄色固体。3.根据权利要求2所述的一种基于苯基噻唑和对氰基联苯酚的荧光传感材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述2-氨基-4-苯基噻唑和3-甲酰基-4-羟基联苯氰的质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐旭，王赟，李静，韩娟，李程，刘仁杰，王蕾，倪良，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32