一种新型铁离子荧光探针及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种新型检测铁离子的荧光探针及其制备方法，属于分子探针技术领域。该探针结构式如下：

A new iron ion fluorescent probe and its preparation method

The invention discloses a new fluorescent probe for detecting iron ions and a preparation method thereof, belonging to the technical field of molecular probes. The structure of the probe is as follows:

【技术实现步骤摘要】
一种新型铁离子荧光探针及其制备方法
本专利技术涉及一种荧光探针，尤其涉及一种基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针以及制备方法,该荧光探针能够在水体系中高效识别铁离子，属于有机小分子荧光探针领域。
技术介绍
铁离子在自然界广泛分布，是许多生物系统和化学品中重要的过渡金属物种之一。但是，水或食物受铁离子污染后，经饮用或食用进入人体后导致含量过高时，会对心、肝、胰造成极大的损坏，严重时甚至会造成生命危险。因此，实现铁离子在水介质中的快速、灵敏检测是非常重要的。近年来，因为小分子有机荧光探针能够与特定目标分析物发生作用后，荧光信号发生变化，以达到检测特定目标分析物的目的，从而受到科学界的广泛关注。目前用于铁离子检测的荧光探针存在种类较少、检测信号不明显的缺点，能够在水介质中实现对铁离子检测的更是少之又少。因此，设计、研究一种可以在水体系中对铁离子进行定量检测且具有特异选择性、高灵敏度、响应时间快等特征荧光探针具有重要的现实意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种新型基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针，该探针加入到水或有机溶剂后所得溶液为橙色，当与铁离子作用后，溶液的荧光明显增强、颜色变为黄色。本专利技术还提供上述荧光探针的制备方法，该制备方法中原材料价格低廉，生产成本低；对温度的要求低，反应过程容易控制，产品易于分离、纯度高、收率高。本专利技术还提供了上述荧光探针在水体系中的应用。本专利技术采用的技术方案如下：一种基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针，其特征在于，探针分子式为C24H22N2O4，其结构式为：所示化合物名称为2氢-1-苯并吡喃-2-酮，7-（二乙基氨基）-3-[N-（4-甲基-2-氧-2氢-1-苯并吡喃-7-取代）亚氨基]甲基，简称为希夫碱类化合物1。一种上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：（1）二乙胺基水杨醛、丙二酸二乙酯、哌啶溶于无水乙醇中，于100℃-130℃反应15-20h，得橙色固体为化合物S-1，其结构式如下；S-1（2）将步骤（1）所得化合物S-1与7-氨基-4-甲基香豆素溶于无水乙醇中，于75℃-115℃反应8-12h，得到希夫碱类化合物铁离子荧光探针。所述步骤（2）中的7-氨基-4-甲基香豆素结构式为：本专利技术制备方法的合成路线为：本专利技术制备方法中，步骤（1）采用下述方法完成：a．将摩尔比为1：2：1的二乙胺基水杨醛：丙二酸二乙酯：哌啶加入到有机溶剂中，在120℃条件下回流18h，减压抽滤分离取溶液；再向其中加入浓盐酸与冰醋酸，在115℃条件下搅拌19h，冷却至室温，将所得溶液倒入冰水中，用NaOH溶液调节pH=6，得到沉淀物，室温搅拌1h，抽滤水洗干燥，得到中间产物；所述的反应物总量与有机溶剂体积比为2：5；所述的浓盐酸或冰醋酸与有机溶剂的体积比为2：3；b．将重蒸过的N，N-二甲基甲酰胺加入到POCl3中，在N2环境中搅拌30min，得红色澄清溶液；所述的N，N-二甲基甲酰胺与POCl3的体积比为1：1；将a步所得中间产物溶解在重蒸过的N，N-二甲基甲酰胺中，逐滴加入到b步所得红色澄清溶液中，在70℃环境中搅拌16h后，倒入冰水中，用NaOH溶液调节至pH=5.2，产生的沉淀过滤水洗干燥，用无水乙醇重结晶，得到化合物S-1，其名称为7-N,N-二乙胺基香豆素-3-甲醛。本专利技术制备方法中，步骤（2）采用下述方法完成：将化合物S-1和7-氨基-4-甲基香豆素分别放入装有有机溶剂的烧杯和圆底烧瓶中，将装有7-氨基-4-甲基香豆素的圆底烧瓶加热，之后，将化合物S-1加入到圆底烧瓶中并滴入2-4滴冰醋酸，反应10h后，冷却至室温，之后置于冰箱中静置10min，析出沉淀，过滤，用有机溶剂洗涤，干燥，得到目标产物。一种原料过量，不影响反应；溶剂的用量只要能使原料完全混溶即可。所述步骤（1）中：有机溶剂优选为无水乙醇；更优选地，所述的分离提纯方法为：将反应产物冷却后抽滤，冰醋酸洗涤，乙醇重结晶。所述步骤（2）中：有机溶剂优选为无水乙醇；更优选地，所述的分离提纯方法为：将反应产物冷却后抽滤，无水乙醇洗涤，乙醇重结晶。本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术的基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针，其结构是一种新型的希夫碱类化合物，可以应用于水体系中铁离子的检测，通过荧光增强、颜色发生明显改变的方式检测铁离子。该探针加入到水体系中所得溶液为橙色，当与铁离子作用后，溶液的荧光明显增强、颜色变为黄色，对铁离子的选择性高，而且现象明显，便于识别；2、本专利技术的制备方法简单，容易控制，产品易于分离、收率高、纯度高。附图说明图1为本专利技术实施例2所制备的基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针的核磁共振氢谱；图2为本专利技术实施例2所制备的基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针的核磁共振碳谱；图3为本专利技术实施例3铁离子荧光探针检测铁离子滴定的吸收光谱曲线变化；图4为本专利技术实施例3铁离子荧光探针检测铁离子滴定的荧光光谱曲线变化；图5为本专利技术实施例4加入不同金属离子之后的荧光强度变化的对比图。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术做进一步说明，但不限于此。实施例中所用原料，如无特殊说明均为常规市购产品。实施例1制备7-N,N-二乙胺基香豆素-3-甲醛将二乙胺基水杨醛（0.97g，5mmol）、丙二酸二乙酯（1.6g，10mmol）、哌啶（1.0ml）加入到15mL乙醇溶剂中，在120℃条件下回流18h，减压抽滤分离取溶液；再向其中加入20ml浓盐酸与20mL冰醋酸，在115℃条件下搅拌19h，冷却至室温，将所得溶液倒入50ml冰水中，逐滴加入NaOH溶液调节ph=5，得到沉淀物，室温搅拌1h，抽滤水洗干燥，得到中间产物。a．将重蒸过的N，N-二甲基甲酰胺7mL加入到7mLPOCl3中，在氮气保护下搅拌35min，溶液逐渐变成红色澄清溶液；b．将a步所得中间产物溶解在30mLN，N-二甲基甲酰胺中，逐滴加入到红色澄清溶液中，生成深红色悬浮液，在70℃环境中搅拌16h，倒入300mL冰水中，用NaOH溶液调节pH=5.2，产生大量沉淀，过滤水洗干燥，用无水乙醇重结晶，得到7-N,N-二乙胺基香豆素醛；合成路线如下：。实施例2制备希夫碱类化合物（基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针）将摩尔比为1：1的7-N,N-二乙胺基香豆素-3-甲醛（0.74g，3mmol）和7-氨基-4-甲基香豆素（0.52g，3mmol）分别放入装有无水乙醇的烧杯和圆底烧瓶中，将装有7-氨基-4-甲基香豆素的圆底烧瓶加热至70℃，待3min后，将7-N,N-二乙胺基香豆素醛在1min内加入到圆底烧瓶中，待体系颜色变为橙色后，滴入3滴冰醋酸，反应10h后，冷却至室温，之后置于冰箱中静置10min，析出沉淀，过滤，用有机溶剂洗涤，干燥，得到目标产物，产率64％。对所得化合物进行核磁共振图谱分析，1HNMR（400MHz,CDCl3）δ:1.26(t,J=7.2Hz,6H),2.45(d,J=1.2Hz,3H),3.47(q,J=7.2Hz,4H),6.24(d,J=1.2Hz,1H),6.52(d,J=2.4Hz,1H),6.65(dd,J=9.2Hz,2.4Hz,1H),7.14-7.16(m,2H),7.43(d,J=8.8Hz,1H),7.60(d,J=8.8Hz,1H)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测铁离子的荧光探针，其特征在于，探针分子式为C24H22N2O4，结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种检测铁离子的荧光探针，其特征在于，探针分子式为C24H22N2O4，结构式为：根据权利要求1所述的基于香豆素衍生物的铁离子荧光探针的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：二乙胺基水杨醛、丙二酸二乙酯、哌啶溶于无水乙醇中，于100℃-130℃反应15-20h，得橙色固体为化合物S-1，其结构式如下：；（2）将步骤（1）所得化合物S-1与7-氨基-4-甲基香豆素溶于无水乙醇中，于75℃-115℃反应8-12h，得到希夫碱类...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱奕霖，曹笃霞，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37