一种金属响应型荧光传感材料的制备方法和用途技术

本发明专利技术属于化学荧光传感材料技术领域，涉及一种金属响应型荧光传感材料的制备方法和用途。本发明专利技术提供一种金属响应型荧光传感材料，所述材料是由罗丹明酰肼与2‑醛基噻唑作为基础原料，甲醇作为溶剂，乙酸作为催化剂，经亲核反应制备荧光化学传感材料。本发明专利技术制备的荧光传感材料，水溶性和生物相容性良好，制备的荧光传感材料能对Fe

【技术实现步骤摘要】
一种金属响应型荧光传感材料的制备方法和用途
本专利技术属于化学荧光传感材料
，涉及一种化学荧光传感材料的制备方法和用途，特别涉及一种金属响应型荧光传感材料的制备方法和用途。
技术介绍
重金属离子污染一直是人们关注的焦点。由于人们对自然界中重金属进行了无节制、不合理的开采、冶炼、加工及商业制造，造成了严重的重金属离子污染，极大地影响了生态环境和人类的生产生活。国内很多大型生产企业往往会产生大量含重金属离子的废水，但这些重金属离子不能够被微生物降解，一旦进入环境或者生态系统中就会长期存留、蓄积，并且极易被生物体所吸收，通过生物的迁徙、富集等方式经食物链进入人体从而危害人体健康。在生命科学、环境分析和疾病诊断等方面，开发能选择性识别重金属离子的荧光传感材料至关重要。Fe3+离子是诸多重金属离子中最重要的重金属离子之一，在生命系统中起关键作用并能影响人体健康。Fe3+离子过量或不足可引起一系列严重的疾病，如核酸和蛋白质损伤、贫血、低血压和免疫力下降等；此外，由于铁离子在人体中具有富集作用，病原微生物可通过合成对铁离子具有特异性亲和力的铁载体，将三价铁离子还原成二价铁离子，在人体内形成高毒性病原菌，病原菌的不断繁殖会造成人体的感染乃至病变。不仅如此，重金属Fe3+大量存在也会导致严重的环境污染，例如工业废水中含有的大量的Fe3+，会造成生化池活性污泥中毒，水体颜色异常，水质污染。通过有效的监测分析，能减少重金属含量对人类和生态环境的危害。传统的检测方法如等离子体质谱法、离子选择性电极法及原子吸收分光光度法通常需要繁琐的预处理和大型仪器设备，这限制了其应用，因此我们需要开发一种能够方便、实用、高效地检测目标离子的技术。而荧光传感材料就能很好地满足我们的这种需求，因为其具有操作方便、灵敏度高、选择性好和设备依赖小等优点。
技术实现思路
本专利技术旨在克服传统检测技术的限制，目的在于提供一种金属响应型荧光传感材料的制备方法和用途，本专利技术涉及的传感材料能够很好的实现生物细胞中痕量Fe3+离子的有效检测，具有成本低廉、操作便捷和高的灵敏度等特点。研究发现该传感材料中的O和N原子提供了与Fe3+离子的结合位点，并研究其配位机理。噻唑的引入增强了传感材料整体的水溶性和生物相容性，可以实现在水溶液介质中对目标离子进行检测应用，也为生物细胞中目标离子的成像分析提供了前提。本专利技术采用的技术方案是：本专利技术提供一种金属响应型荧光传感材料，所述材料是由罗丹明酰肼和2-醛基噻唑为基础原料，采用乙酸作为催化剂，甲醇作为溶剂，经亲核反应制备荧光传感材料。本专利技术还提供一种金属响应型荧光传感材料的制备方法，包括如下步骤：(1)将罗丹明B酰肼和2-醛基噻唑置于圆底烧瓶中，加入一定量的甲醇溶解，加入一定量的乙酸催化，调节pH值至5～6；(2)步骤(1)所得的混合溶液，在一定温度下回流加热反应，待反应结束后冷却至室温，粗产物重结晶，抽滤，用与步骤(1)等量的甲醇洗涤三次，烘干得到黄色粉末，即得金属响应型荧光传感材料。步骤(1)中，所述罗丹明B酰肼、2-醛基噻唑、甲醇和乙酸的用量比例为：0.5～1.5g：0.452～0.678g：10～30mL：50～150μL。步骤(2)中，所述回流加热反应温度为70～90℃，反应时间为4～6h。步骤(2)中，所述重结晶的时间为7～9h。将本专利技术制备的金属响应型荧光传感材料用于Fe3+选择性识别的用途。本专利技术还提供一种金属响应型荧光传感材料用于生物体细胞中Fe3+的成像分析检测。本专利技术与现有技术相比较，有益效果为：(1)由于罗丹明类的荧光染料具有高的荧光量子产率、良好的光稳定性、较高的摩尔消光系数、以及较长的激发与发射波长等优异的光物理和光化学性能，罗丹明类的荧光染料已成为分子荧光探针设计的最理想的荧光团之一。本专利技术采用罗丹明酰肼作为基础原料，酰肼的氨基是强供电子基团，与2-醛基噻唑上的羰基发生亲核反应制备荧光传感材料。(2)在制备金属响应型荧光传感材料过程中，采用乙酸作为催化剂大大的缩短了反应时间。(3)本专利技术制备的荧光传感材料具有强响应，对金属Fe3+离子有灵敏的选择性识别性能，表现出显著的荧光发射，在紫外灯下荧光信号的变化肉眼可见，其他常见金属离子干扰性小。(4)本专利技术制备的荧光传感材料检测条件更为温和，采用含有HEPES的水溶液作为检测介质，避免了大量有机溶剂引入而造成的二次污染。附图说明图1为实施例3所制备的金属响应型荧光传感材料的合成过程示意图。图2为实施例3所制备荧光传感材料的红外光谱图。图3为实施例3所制备荧光传感材料的1HNMR图，其中溶剂为CDCl3图4为实施例3所制备荧光传感材料的13CNMR图，其中溶剂为CDCl3。图5为实施例3所制备荧光传感材料的EI-MS图。图6为实施例3所制备荧光传感材料在不同金属离子存在时的荧光光谱图。图中的1表示的是本专利技术制备的荧光传感材料。图7为实施例3所制备荧光传感材料在不同金属离子存在时的紫外光谱图。图中的1表示的是本专利技术制备的荧光传感材料。图8为实施例3所制备荧光传感材料的荧光滴定实验的荧光发射光谱。图9为实施例3所制备荧光传感材料在紫外可见滴定实验的荧光发射光谱。图10为实施例3所制备荧光传感材料的荧光强度与Fe3+浓度的线性关系图。图11为实施例3所制备荧光传感材料的1/(I-I0)与{1/[Fe3+]}1/2的线性关系图。图12为实施例3所制备荧光传感材料与Fe3+离子的Job’s曲线。图13为实施例3所制备荧光传感材料与Fe3+配位前后的HOMO和LUMO轨道的电子分布和能量图。图中的1表示的是本专利技术制备的荧光传感材料。图14为实施例3所制备荧光传感材料用于生物体活细胞中Fe3+的成像图；图中a为加入荧光传感材料培养后的细胞在明场下的成像，b为加入荧光传感材料培养后的细胞在荧光场下的成像，c为加入荧光传感材料和Fe3+培养后的细胞在明场下的成像，d为加入荧光传感材料和Fe3+培养后的细胞在荧光场下的成像。具体实施方式：为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图说明对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合具体实施实例对本专利技术作进一步说明：实施例1：将0.5g罗丹明B酰肼和0.452g2-醛基噻唑置于圆底烧瓶中，加入10mL甲醇溶解，加入50μL乙酸催化，调节pH值为5，在70℃下加热回流反应4h，待反应结束后冷却至室温，粗产物重结晶7h，抽滤，用10mL甲醇洗涤三次，烘干得到黄色粉末。实施例2：将1.5g罗丹明B酰肼和0.678g2-醛基噻唑置于圆底烧瓶中，加入30mL甲醇溶解，加入150μL乙酸催化，调节pH值为6，在90℃下加热回流反应6h，待反应结束后冷却至室温，粗产物重结晶9h，抽滤，用30mL甲醇洗涤三次，烘干得到黄色粉末。实施例3：将1.0g罗丹明B酰肼和0.565g2-醛基噻唑置于圆底烧瓶中，加入20mL甲醇溶解，加入100μL乙酸催化，调节pH值为5.5，在80℃下加热回流反应5h，待反应结束后冷却至室温，粗产物重结晶8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属响应型荧光传感材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将罗丹明B酰肼和2‑醛基噻唑置于圆底烧瓶中，加入一定量的甲醇溶解，加入一定量的乙酸催化，调节pH值至5～6；(2)步骤(1)所得的混合溶液，在一定温度下回流加热反应，待反应结束后冷却至室温，粗产物重结晶，抽滤，用与步骤(1)等量的甲醇洗涤三次，烘干得到黄色粉末，即得金属响应型荧光传感材料。

【技术特征摘要】
1.一种金属响应型荧光传感材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将罗丹明B酰肼和2-醛基噻唑置于圆底烧瓶中，加入一定量的甲醇溶解，加入一定量的乙酸催化，调节pH值至5～6；(2)步骤(1)所得的混合溶液，在一定温度下回流加热反应，待反应结束后冷却至室温，粗产物重结晶，抽滤，用与步骤(1)等量的甲醇洗涤三次，烘干得到黄色粉末，即得金属响应型荧光传感材料。2.根据权利要求1所述的一种金属响应型荧光传感材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述罗丹明B酰肼、2-醛基噻唑、甲醇和乙酸的用量比例为：0.5～...

【专利技术属性】
技术研发人员：王蕾，宋丹，李文轩，智文静，张文莉，倪良，叶丹丹，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32