一种用于金属离子检测的荧光探针分子及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种用于检测Fe

A Fluorescent Probe Molecule for Metal Ion Detection and Its Preparation and Application

The invention discloses a method for detecting Fe.

【技术实现步骤摘要】
一种用于金属离子检测的荧光探针分子及其制备方法与应用
本专利技术属于金属离子检测的荧光探针
，主要涉及一种用于Fe3+检测的荧光离子探针分子及其制备方法与应用。
技术介绍
典型的荧光探针由识别基团(受体)，荧光团和连接两者的连接基团所组成。受体和底物结合后，导致受体分子光物理性质的变化，具体表现为荧光团部分发生突光猝灭或增强。金属离子荧光探针提供了一种具有广泛应用价值的检测手段，其设计、合成、应用及识别过程中所涉及的光物理和光化学问题受到不同领域研究者的广泛关注。荧光离子探针具有其他分析方法例如原子吸收光谱、离子选择性电极分析等传统方法无法比拟的优点，及通过荧光强弱直观体现离子的存在和浓度范围，且具有高的灵敏度和选择性。一般荧光离子探针的识别机理包括光诱导电子转移(PET)、分子内电荷转移(ICT)、形成激缔复合物和荧光共振能量转移(FRET)等几大类。吡啶四氮唑类化合物具有荧光量子产率高、荧光发射波长适中，具有光稳定性好的优点，是荧光分子探针设计中好的荧光团。吡啶四氮唑的配位作用点对三价铁离子有选择性，只是在灵敏度上有差异，因此在浓度响应方面具有特别的优势。在我们的生活中，铁发挥着重要的作用。无论是环境生物还是化学体系，都有着它们的身影。过量的铁是有毒的，可引起呕吐，腹泻和肠损害。当一个人给以铁治疗过量或时间太长，或反复接受输血，或有慢性酒精中毒，铁即可在体内蓄积。铁过负疾病(血色素沉着症)是一种可能致命但能治疗的遗传性疾病，该病吸收铁太多。高浓度的铁短时间造成肠胃的不适，长期以往会造成肝肾损坏。因此对日常用水中的三价铁离子的含量的监控显得特别重要。Fe3+的检测对生命科学，环境化学都有着重要的作用。
技术实现思路
专利技术目的：旨在于提供一种用于Fe3+检测的荧光离子探针分子及其制备方法与应用。为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术所设计的荧光探针分子以吡啶四氮唑为配体，通过荧光变化对Fe3+实现了专一的识别和浓度的响应。为了实现本专利技术的目的，本专利技术公开提供了一种可以作为新型三价铁离子(Fe3+)荧光探针分子，采用吡啶四氮唑为配体与ZnCl2作用，形成探针分子。其化学式为C6H4N5ZnClO，所述荧光探针分子C6H4N5ZnClO为一维链，所述荧光探针分子的晶体属于三斜晶系，空间点群为P1，所述结构中Zn原子均处于六配位的六面体构型的中心。所述荧光探针分子的激发波长为293nm，发射波长为317nm。本专利技术进一步提出了上述荧光探针分子的制备方法，包括如下步骤：室温下，将4-氰基吡啶、NaN3与ZnCl2按照摩尔比为1～2:2～3:1～2在溶剂中混合均匀，放入反应釜中高温加热反应若干天，冷却后结晶得到所述荧光探针分子。优选地，溶剂选用的是去离子水，溶剂的用量为每mmolNaN3与加入0.8～1.2ml去离子水。所述高温加热的条件为130～140℃恒温加热若干天。本专利技术进一步提出了一种较优的制备方法，包括如下步骤：室温下，将2mmol4-氰基吡啶、3mmolNaN3与2mmolZnCl2在3ml去离子水中混合均匀，优选超声混合均匀，然后放入反应釜中140℃恒温加热反应三天，冷却后发现有大量结晶产生即得到最后的荧光探针分子。本专利技术制备的新型的Fe3荧光探针分子在离子检测的领域应用，具体地，采用荧光光谱检测手段，探针分子对Fe3+的识别具有专一性，并且随着Fe3+浓度的变化，探针发光强度也有变化。本专利技术具体描述如下：将荧光探针分子溶于水中制得三份0.01mM的溶液，用0.01mM的Fe3+溶液每次滴加10μL于探针分子溶液中进行滴定，以293nm光激发，监测到300nm到340nm处的荧光光谱的变化。发现随着金属离子浓度逐渐增大，荧光强度逐渐减弱，很好的监测了金属离子的存在与浓度。说明探针对Fe3+有很好的选择性。本专利技术所设计的Fe3+的荧光探针，打破以前单一的开关型和比率型探针的响应规律，是一种智能型荧光探针，以发射波长的变化来监测Fe3+的存在及浓度的变化，在未来的Fe3+的离子检测领域拥有领先的优势和广阔的前景。附图说明图1荧光探针分子的最小不对称单元图；图2荧光探针分子的荧光曲线图；激发波长为293mm的情况下得到发射波长为317mm的该实验化合物的荧光曲线图，说明了该荧光探针分子的发射波长为317mm。图3荧光探针分子作用于Fe3+后的荧光猝灭图；图4荧光探针分子的XRD比对图；图5荧光探针分子的热重TAG图；图6荧光探针分子的水溶液(0.01mM),每次滴加10μLFe3+水溶液(0.01mM)后的荧光光谱图；图7荧光探针分子的水溶液(0.01mM),在每次滴加10μLFe3+水溶液(0.01mM)后的线性拟合曲线图；图8化合物1的二维层状结构图。具体实施方式下面通过实例对本专利技术做进一步的说明实施例1本专利技术设计的吡啶四氮唑与氯化锌组合的荧光探针按下述方法合成：1)常温条件下，分别在四个聚四氟乙烯内衬里加入15mL的去离子水，然后分别向每个里面加入1.363gZnCl2,1.041g的4-氰基吡啶，0.975g的NaN3,混合后超声分散均匀。2)将聚四氟乙烯内衬放入反应釜中，放入烘箱，140℃恒温加热反应3天，冷却后取出，用滤纸过滤晾干，结晶得到荧光探针分子，10.8243g，产率85％。结果表明只有在如上的条件下用反应釜140℃恒温反应3天，才能达到技术效果。其中，图1为制备的荧光探针分子的最小不对称单元图；将实验合成的化合物干燥后的晶体研磨成粉末状，用粉末X射线衍射对其进行测试，将测出来的数据绘图得测试XRD图；如图4所示，将实验合成的化合物挑出来用单晶仪测试，解出它的结构，用mercuy模拟出它的XRD图，对比测试图，所显示的元素或基团的峰是一样的，说明是同一种物质，晶体结构正确。图5为荧光探针分子的热重TAG图。实施例2常温条件下，分别在四个聚四氟乙烯内衬里加入15mL的去离子水，然后分别向每个里面加入1.363gZnCl2,1.041g的4-氰基吡啶，0.975g的NaN3,混合后超声分散均匀。将聚四氟乙烯内衬放入反应釜中，放入烘箱，160℃恒温加热反应3天，冷却后取出，用滤纸过滤晾干，结晶得到化合物1。对化合物1利用单晶仪解出晶体结构，发现与所制得荧光探针分子结构不同，为二维层状结构的化合物，改变温度不能制得所要的荧光探针分子，见图8。实施例3配置0.01mM的荧光探针分子的水溶液，测得荧光曲线为图2所示，后加入少量Fe3+盐于该溶液中超声至悬浮液后进行荧光检测，发现猝灭现象，如图3所示曲线。将实施例1制备的荧光探针分子溶于去离子水中制得0.01mM的溶液，将三价铁离子盐溶于去离子水中制得0.01mM的溶液，每次以10μL的Fe3+水溶液滴定，以293nm的光激发，在300nm到340nm处发现荧光光谱变化。首先探针分子内光致电子转移过程(PET)被阻断，在317nm处有荧光出现，随着Fe3+浓度增加，又有分子内电荷转移过程(ICT)，导致发光慢慢减弱(见图6)。图7为荧光探针分子的水溶液(0.01mM),在每次滴加10μLFe3+水溶液(0.01mM)后的线性拟合曲线图。为验证本专利技术荧光探针对于Fe3+的专一性，将Fe3+、Na+、Mg2+盐同时加入4mL去离子水溶液中配制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于金属离子检测的荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针分子的化学式为C6H4N5ZnClO。

【技术特征摘要】
1.一种用于金属离子检测的荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针分子的化学式为C6H4N5ZnClO。2.权利要求1所述的用于金属离子检测的荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针分子C6H4N5ZnClO为一维链。3.权利要求1所述的用于金属离子检测的荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针分子的晶体属于三斜晶系，空间点群为P1，所述结构中Zn原子均处于六配位的六面体构型的中心。4.权利要求1所述的用于金属离子检测的荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针分子的激发波长为293nm，发射波长为317nm。5.权利要求1-4任一项所述的用于金属离子检测的荧光探针分子的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用水热合成法制备得到所述荧光探针分子，包括如下步骤：室温下，将4-氰基吡啶、NaN3与ZnCl2按照摩尔比为1～2:2～3:1～2在溶剂中混合均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈立庄，钱秀，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32