一种可视检测铜离子的荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种可视检测铜离子的荧光探针及其制备方法和应用，该荧光探针为2‑(4‑吡啶甲酸酯苯乙烯基)‑1,3,3‑三甲基‑3H‑吲哚碘盐，结构式如式(1)：

A fluorescent probe for visible detection of copper ions and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种可视检测铜离子的荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术属于分析化学
，尤其涉及一种可视检测铜离子的荧光探针及其制备方法和应用。
技术介绍
铜离子(Cu2+)是人体中第三丰富的元素，并且在生物体的各种基本生理过程中具有重要作用。但是细胞中Cu2+的浓度变化会导致各种疾病，包括阿尔茨海默病、缅克斯综合症、肝豆状核变性病，甚至癌症等。此外，Cu2+被广泛的运用到工业和农业中，所以它也是一种严重的环境污染物。因此，寻找一种简便、快捷检测方法对Cu2+进行分析检测具有重要意义。现有测定Cu2+的方法主要是原子吸收光谱法和分光光度法，但前者需要复杂的仪器及熟练的技术人员及高昂的检测费用，后者需要繁琐的操作，所以都不是理想的Cu2+检测方法。荧光探针具有灵敏度高、选择性好等优点，并已成为检测重金属离子的有效手段。目前关于Cu2+荧光探针的研究中，大多是基于荧光或比色的原理。而可视化的荧光探针不仅具有荧光探针的优点，而且具有比色检测的优点，如成本低，操作简单，方便等。因此，开发可视检测Cu2+的荧光探针越来越受到重视。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种灵敏度高、选择性好和响应时间短的可视检测铜离子的荧光探针，还相应提供该可视检测铜离子的荧光探针的制备方法及应用。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种可视检测铜离子的荧光探针，所述可视检测铜离子的荧光探针为2-(4-吡啶甲酸酯苯乙烯基)-1,3,3-三甲基-3H-吲哚碘盐，结构式如式(1)：作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种上述的可视检测铜离子的荧光探针的制备方法，包括以下步骤：(1)4-羟基苯甲醛和2-吡啶甲酸发生酯化反应，得到4-吡啶甲酸酯苯甲醛，结构式如式(2)：(2)4-吡啶甲酸酯苯甲醛与1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚碘盐发生缩合反应，得到式(1)所示的化合物。优选的，所述步骤(1)的具体过程为：将4-羟基苯甲醛溶于有机溶剂中，并加入2-吡啶甲酸、脱水剂和催化剂，在保护气氛下搅拌1.5～2h，淬灭，有机溶剂萃取，所得有机相经后处理，得到4-吡啶甲酸酯苯甲醛。优选的，所述脱水剂为1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶；所述后处理具体过程为：将所得有机相分别用0.1N盐酸和饱和盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，蒸发，得到粗固体，过硅胶色谱柱纯化，得到4-吡啶甲酸酯苯甲醛。优选的，所述4-羟基苯甲醛、2-吡啶甲酸、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1∶1.2～1.5∶1.2～1.5∶0.3～0.6；柱色谱分离洗脱剂为乙酸乙酯和石油醚，所述乙酸乙酯与石油醚的体积比为1∶2～4。优选的，所述步骤(2)的具体过程为：将4-吡啶甲酸酯苯甲醛、1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚碘盐和无水醋酸钠溶于无水醋酐中，在氩气保护下加热至70～80℃反应4～6h，冷却至室温，淬灭，过滤，洗涤后得到2-(4-吡啶甲酸酯苯乙烯基)-1,3,3-三甲基-3H-吲哚碘盐。优选的，所述4-吡啶甲酸酯苯甲醛、1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚碘盐和无水醋酸钠的摩尔比为1.2～1.5∶1∶1.2～1.5。作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种如上述的可视检测铜离子的荧光探针或上述的制备方法制得的可视检测铜离子的荧光探针的应用，将可视检测铜离子的荧光探针与HEPES和乙腈的缓冲液混合，再加入待测溶液，得到混合溶液，利用混合溶液的颜色变化以及荧光变化来检测铜离子的存在与否。优选的，所述待测溶液中无铜离子时，所述混合溶液为无色并且无荧光发射，所述待测溶液中有铜离子时，所述混合溶液颜色变为粉红色，并且发出荧光。优选的，所述可视检测铜离子的荧光探针检测铜离子的检出浓度下限为0.2μM。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1、本专利技术的一种可视检测铜离子的荧光探针，是以2-(4-羟基苯乙烯基)-1,3,3-三甲基-3H-吲哚碘盐作为荧光团，以吡啶甲酸酯作为识别单元的荧光探针。基于吲哚盐的2-(4-羟基苯乙烯基)-1,3,3-三甲基-3H-吲哚碘盐不仅具有良好水溶性，而且具有典型的“推-拉”结构，表现出优良的光学性能。当羟基被吸电子基团2-吡啶甲酰基保护后，使其“推”电子的能力降低，并伴随吸收光谱和荧光光谱的变化，同时吡啶甲酸酯基团很容易被Cu2+水解。2、本专利技术的可视检测铜离子的荧光探针的制备方法，只需两步就可以完成，且后处理过程简单。3、本专利技术的可视检测铜离子的荧光探针的应用中，当该荧光探针分子在铜离子与其他阳离子共存体系中，表现出较高的选择性和灵敏度。附图说明图1为实施例1的式(1)所示的化合物(即可视检测铜离子的荧光探针)的合成路线图。图2为实施例1制备的式(2)所示的化合物的1HNMR图谱。图3为实施例1制备的式(2)所示的化合物的13CNMR图谱。图4为实施例1制备的式(2)所示的化合物的ESI-MS图谱。图5为实施例1制备的式(1)所示的化合物的1HNMR图谱。图6为实施例1制备的式(1)所示的化合物的13CNMR图谱。图7为实施例1制备的式(1)所示的化合物的ESI-MS图谱。图8为不同pH值对实施例1的式(1)所示的化合物与Cu2+反应前后荧光强度的影响示意图。图9为实施例1的式(1)所示的化合物与Cu2+反应前后的吸收光谱图。图10为实施例1的式(1)所示的化合物与Cu2+反应后的荧光光谱图；其中，(a)图为式(1)所示的化合物与Cu2+反应后不同光谱条件下荧光光谱的变化，(b)图为式(1)所示的化合物与Cu2+反应后在557nm处的荧光强度随时间的变化。图11为实施例1的式(1)所示的化合物与Cu2+反应的原理图。图12为实施例1的式(1)所示的化合物加入不同金属离子溶液中前后的颜色变化图。图13为实施例1的式(1)所示的化合物加入不同金属离子溶液中前后的吸收光谱图；其中(a)图为式(1)所示的化合物加入单一金属离子溶液中前后的吸收光谱图，(b)图为式(1)所示的化合物加入含Cu2+和另一不同金属离子溶液中前后的吸收光谱图。图14为实施例1的式(1)所示的化合物加入不同金属离子溶液中前后的荧光强度变化图(灰柱代表探针只经标注的金属离子处理，黑柱代表探针经Cu2+处理后再添加标注的金属离子；其中，横坐标各数字具体代表如下：1.无金属离子，2.Na+，3.K+，4.Ca2+，5.Mg2+，6.Ag+，7.Zn2+，8.Cd2+，9.Hg2+，10.Ba2+，11.Pb2+，12.Mn2+，13.Ni2+，14.Co2+，15.Fe3+，16.Al3+，17.以上所有离子混合，18.Cu2+)。图15为不同Cu2+浓度对实施例1的式(1)所示的化合物与Cu2+反应后557nm处荧光强度的影响示意图；其中(a)图为不同Cu2+浓度条件下式(1)所示的化合物与Cu2+反应后在557nm处荧光强度随时间的变化，(b)图为式(1)所示的化合物在557nm处的荧光强度随Cu2+浓度的变化。具体实施方式以下结合具体优选的实施例对本专利技术作进一步描述，但并不因此而限制本专利技术的保护范围。实施例1：一种本专利技术的可视检测铜离子的荧光探针，为2-(4-吡啶甲酸酯苯乙烯基)-1,3,3-三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可视检测铜离子的荧光探针，其特征在于，所述可视检测铜离子的荧光探针为2‑(4‑吡啶甲酸酯苯乙烯基)‑1,3,3‑三甲基‑3H‑吲哚碘盐，结构式如式(1)：

【技术特征摘要】
1.一种可视检测铜离子的荧光探针，其特征在于，所述可视检测铜离子的荧光探针为2-(4-吡啶甲酸酯苯乙烯基)-1,3,3-三甲基-3H-吲哚碘盐，结构式如式(1)：2.一种如权利要求1所述的可视检测铜离子的荧光探针的制备方法，包括以下步骤：(1)4-羟基苯甲醛和2-吡啶甲酸发生酯化反应，得到4-吡啶甲酸酯苯甲醛，结构式如式(2)：(2)4-吡啶甲酸酯苯甲醛与1,2,3,3-四甲基-3H-吲哚碘盐发生缩合反应，得到式(1)所示的化合物。3.根据权利要求2所述的可视检测铜离子的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)的具体过程为：将4-羟基苯甲醛溶于有机溶剂中，并加入2-吡啶甲酸、脱水剂和催化剂，在保护气氛下搅拌1.5～2h，淬灭，有机溶剂萃取，所得有机相经后处理，得到4-吡啶甲酸酯苯甲醛。4.根据权利要求3所述的可视检测铜离子的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述脱水剂为1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶；所述后处理具体过程为：将所得有机相分别用0.1N盐酸和饱和盐水洗涤，无水硫酸钠干燥后，蒸发，得到粗固体，过硅胶色谱柱纯化，得到4-吡啶甲酸酯苯甲醛。5.根据权利要求4所述的可视检测铜离子的荧光探针的制备方法，其特征在于，所述4-羟基苯甲醛、2-吡啶甲酸、1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和4-二甲氨基吡啶的摩尔比为1∶1.2～1.5∶...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱东建，梁宁，段振华，任爱山，唐利，余倍奇，陈海霞，蔡毓玮，蔡文，
申请(专利权)人：贺州学院，
类型：发明
国别省市：广西,45