一种Fe(III)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Fe(III)离子荧光探针及其制备方法，该Fe(III)离子荧光探针的制备方法如下：先将3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和4‑吡啶甲胺进行酰胺化反应，得到N,N'‑双(4‑吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺，再将AgClO4和N,N'‑双(4‑吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺进行自组装，得到Fe(III)离子荧光探针。本发明专利技术的荧光探针是一种Ag(I)配位聚合物，具有孔隙率高、比表面积大、孔道尺寸规整、骨架大小可调等特点，不需要进行加工即可用作荧光探针来监测和识别Fe(III)离子，其制备简便、操作简单、热稳定性优良、灵敏度高、选择性好、监测快速。

【技术实现步骤摘要】
一种Fe(III)离子荧光探针及其制备方法
本专利技术涉及一种Fe(III)离子荧光探针及其制备方法。
技术介绍
铁在自然界中分布广泛，是人类和其他地球生物体维持生命活动所必须的微量元素之一。然而，人类如果误食了受到铁离子污染的水或食物而导致人体摄入的铁过量，又会引发肝硬化、内毒素血症、遗传性血色病等生物学疾病，甚至可能会危及生命。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。荧光探针能够与特定目标分析物发生作用，使得荧光信号发生变化，以达到检测特定目标分析物的目的，近年来受到了科学界的广泛关注。目前，能够用于铁离子检测的荧光探针种类较少，且普遍存在检测信号不明显、制备工艺复杂、生产成本高等缺点，而能够在水介质中实现对铁离子检测的更是少之又少。因此，开发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、响应时间快等特征的荧光探针具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Fe(III)离子荧光探针及其制备方法。本专利技术所采取的技术方案是：一种Fe(III)离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：先将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和4-吡啶甲胺进行酰胺化反应，得到N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺，再将AgClO4和N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺进行自组装，得到Fe(III)离子荧光探针。进一步的，一种Fe(III)离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：1)将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和4-吡啶甲胺溶解在溶剂I中，100～140℃反应4～7h，得到N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺；2)将AgClO4和N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺溶解在溶剂II中，100～120℃反应67～78h，得到Ag(I)配位聚合物，即Fe(III)离子荧光探针。步骤1)所述3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、4-吡啶甲胺的摩尔比为(0.5～0.6)：1。步骤1)所述溶剂I为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、二氯甲烷、水中的至少一种。步骤1)所述N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺的纯化过程为：对含N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺的反应液进行离心，再用N,N-二甲基甲酰胺洗涤离心得到的固体3～5次，再50～70℃干燥过夜。步骤2)所述AgClO4、N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺的摩尔比为1：(0.67～1.50)。步骤2)所述溶剂II由N,N-二甲基甲酰胺、水按照体积比1：(0.25～0.75)组成。步骤2)所述Ag(I)配位聚合物的纯化过程为：对含Ag(I)配位聚合物的反应液进行冷却结晶，过滤，用N,N-二甲基甲酰胺洗涤过滤得到的固体3～5次，再室温自然风干。本专利技术的有益效果是：本专利技术的荧光探针是一种Ag(I)配位聚合物，其拥有两种不同类型的一维螺旋链，且相邻的左螺旋链和右螺旋链有序的交替连接，并通过π···π堆积和C-H···O氢键的相互作用构成三维超分子结构，具有孔隙率高、比表面积大、孔道尺寸规整、骨架大小可调等特点，不需要进行加工即可用作荧光探针来监测和识别Fe(III)离子，其制备简便、操作简单、热稳定性优良、灵敏度高、选择性好、监测快速。附图说明图1为Ag-4-bpmd中Ag(I)的配位环境示意图。图2为Ag-4-bpmd中的一维左螺旋链(左)和右螺旋链(右)的结构示意图。图3为交替排列的多条一维左螺旋链和右螺旋的链结构示意图。图4为简化的多条一维左螺旋链和右螺旋链的结构示意图。图5为Ag-4-bpmd的b-轴的二维平面视图。图6为Ag-4-bpmd的三维空间填充视图。图7为Ag-4-bpmd的PXRD图谱。图8为氮气氛围下Ag-4-bpmd的热重分析曲线(TGA)。图9为室温下Ag-4-bpmd和4-bpmd的荧光谱图。图10为Ag-4-bpmd在加入不同金属离子后的发光猝灭程度测试图。图11为Ag-4-bpmd在加入不同浓度Fe3+后的发光猝灭程度测试图。图12为线性荧光强度与Fe3+浓度的关系图。具体实施方式一种Fe(III)离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：先将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和4-吡啶甲胺进行酰胺化反应，得到N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺，再将AgClO4和N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺进行自组装，得到Fe(III)离子荧光探针。优选的，一种Fe(III)离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：1)将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和4-吡啶甲胺溶解在溶剂I中，100～140℃反应4～7h，得到N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺(4-bpmd)；2)将AgClO4和N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺溶解在溶剂II中，100～120℃反应67～78h，得到Ag(I)配位聚合物(Ag-4-bpmd)，即Fe(III)离子荧光探针。优选的，步骤1)所述3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、4-吡啶甲胺的摩尔比为(0.5～0.6)：1。优选的，步骤1)所述溶剂I为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙醇、二氯甲烷、水中的至少一种。进一步优选的，步骤1)所述溶剂I为N,N-二甲基甲酰胺。优选的，步骤1)所述N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺的纯化过程为：对含N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺的反应液进行离心，再用N,N-二甲基甲酰胺洗涤离心得到的固体3～5次，再50～70℃干燥过夜。优选的，步骤2)所述AgClO4、N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺的摩尔比为1：(0.67～1.50)。优选的，步骤2)所述溶剂II由N,N-二甲基甲酰胺、水按照体积比1：(0.25～0.75)组成。优选的，步骤2)所述Ag(I)配位聚合物的纯化过程为：对含Ag(I)配位聚合物的反应液进行冷却结晶，过滤，用N,N-二甲基甲酰胺洗涤过滤得到的固体3～5次，再室温自然风干。下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的解释和说明。实施例1：一种Fe(III)离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：1)将0.0109mol(3.21g)的3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和0.0200mol(2.16g)的4-吡啶甲胺溶解在20mL的DMF中，120℃加热回流5h，离心，用DMF洗涤离心得到的固体3次，再置于烘箱中60℃干燥过夜，得到N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺(4-bpmd)，合成路线如下：2)将0.75mmol(155.5mg)的AgClO4、0.75mmol(355.8mg)的N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺、4mL的DMF和2mL的去离子水加入25mL的反应釜(聚四氟乙烯内衬)，120℃反应75h，再冷却至室温，进行结晶，过滤，用DMF洗涤过滤得到的固体3次，再室温自然风干2天，得到Ag(I)配位聚合物(Ag-4-bpmd)，即Fe(III)离子荧光探针。Ag(I)配位聚合物(Ag-4-bpmd)的晶体结构图解如图1～6所示。如图1所示：中心Ag(I)与两个氮原子(N1，N4)配位，这两个氮原子分别来源于两个4-bpmd配体上的吡啶环，故Ag(I)是二配位的线性几何构型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Fe(III)离子荧光探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先将3,3',4,4'‑联苯四甲酸二酐和4‑吡啶甲胺进行酰胺化反应，得到N,N'‑双(4‑吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺，再将AgClO4和N,N'‑双(4‑吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺进行自组装，得到Fe(III)离子荧光探针。

【技术特征摘要】
1.一种Fe(III)离子荧光探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：先将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和4-吡啶甲胺进行酰胺化反应，得到N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺，再将AgClO4和N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺进行自组装，得到Fe(III)离子荧光探针。2.根据权利要求1所述的Fe(III)离子荧光探针的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：1)将3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐和4-吡啶甲胺溶解在溶剂I中，100～140℃反应4～7h，得到N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺；2)将AgClO4和N,N'-双(4-吡啶基甲基)二邻苯二甲酰亚胺溶解在溶剂II中，100～120℃反应67～78h，得到Ag(I)配位聚合物，即Fe(III)离子荧光探针。3.根据权利要求2所述的Fe(III)离子荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤1)所述3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐、4-吡啶甲胺的摩尔比为(0.5～0.6)：1。4.根据权利要求2或3所述的Fe(III)离子荧光探针的制备方法，其特征在于：步骤1)所述溶剂I为N,N-二甲基甲酰胺、甲醇、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：程秋遐，林晓明，林佳，蔡跃鹏，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44