一种荧光探针分子及其制备与应用制造技术

本发明专利技术提供一种荧光探针分子及其制备与应用。所述荧光探针分子的化学式为C7H7N‑2R，其中R表示发色团，选自咪唑、苯并[f]苯并咪唑中的一种；所述荧光探针分子的结构式为

【技术实现步骤摘要】
一种荧光探针分子及其制备与应用
本专利技术属于检测领域，具体涉及一种用于检测金属离子的荧光探针分子，及其制备和应用。
技术介绍
荧光探针是一类能将分子识别事件通过荧光信号有效表达的分子。荧光探针分子因其选择性好、灵敏度高、操作简单、响应快、检测限低和实时原位检测等优点已被广泛应用于化学、生物科学、环境检测及医学等领域。近年来，设计和合成高选择性荧光探针检测金属离子是化学研究领域的重要研究方向之一。近年来，随着电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域的快速发展，铁、钴、镍、铜、锌、铝、钡、锰、镉等金属的污染问题也日益严重。因此研究可以快速有效地检测生态环境及生物体内的金属离子含量的方法对化学、生物学、环境化学、医学都具有重要意义。咪唑及其衍生物作为富电子的含氮杂环化合物具有较强的配位能力和突出的生理活性，其外围氮可以与金属离子作用从而改变自身的荧光性质，具有灵敏度高、选择性好、操作简单、响应快、检测限低和应用范围广等优点。
技术实现思路
针对本领域存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种灵敏度高、简单快速、检测限低、应用范围广的荧光探针分子，该荧光探针以咪唑类化合物为标记及发色团分子，具有应用于环境水样分析的应用前景。本专利技术的另一目的是提供所述荧光探针分子的制备方法。本专利技术的又一目的是提出所述荧光探针分子的应用。实现本专利技术上述目的的技术方案为：一种荧光探针分子，所述荧光探针分子的化学式为C7H7N-2R，其中R表示发色团，选自咪唑、苯并[f]苯并咪唑中的一种；所述荧光探针分子的结构式为制备所述的荧光探针分子的方法，包括如下步骤：a)将咪唑或苯并[f]苯并咪唑加入有机溶剂中，与无机碱和2,6-二溴甲基吡啶反应，；b)将步骤a)的反应产物分离除去溶剂。本制备方法的反应路线如下：其中，所述咪唑或苯并[f]苯并咪唑与2,6-二溴甲基吡啶的摩尔比例为(1.9～2.2):1，所述无机碱与2,6-二溴甲基吡啶的摩尔比例为(2～4):1。其中，所述步骤a)中，所述有机溶剂选自腈类，醇类，醚类，呋喃类，苯类溶剂中的一种或多种；2,6-二溴甲基吡啶在有机溶剂中的摩尔浓度为0.01～0.5mmol/mL；优选为0.1～0.3mmol/mL。其中，所述步骤a)中，所述无机碱选自碳酸钾，碳酸钠，碳酸铯，磷酸钾，磷酸钠，磷酸铯，氢氧化钾，氢氧化钠中的一种或多种。其中，所述步骤a)中，在氮气保护下回流反应20～30小时。步骤b)分离除去溶剂的操作可以为：减压蒸馏除去溶剂，将得到的固体制品溶于二氯甲烷，水萃取，取有机层。用硅胶色谱分离。本专利技术的一种优选技术方案为，所述步骤a)中，咪唑或苯并[f]苯并咪唑在有相转移催化剂存在条件下与无机碱和2,6-二溴甲基吡啶反应，所述相转移催化剂选自四丁基溴化铵，四丁基氯化铵，四丁基氟化铵，四丁基碘化铵，四丁基硫酸氢铵，四丁基磷酸氢铵，四丁基对甲苯磺酸铵中的一种。本专利技术所述的荧光探针分子的应用，该荧光探针分子用于水溶液中金属离子的检测。一种于水溶液中金属离子的检测方法，包括：将权利要求1所述的荧光探针分子溶于溶剂中制得荧光探针分子溶液；向所述荧光探针分子溶液中加入金属离子的水溶液，以347nm为激发波长，在360nm-550nm范围内测定其荧光值；铁离子、铜离子和铝离子的加入引起荧光减弱响应，镉离子、锰离子、镍离子、锌离子、钴离子和钡离子的加入引起荧光增强响应。进一步地，将所述的荧光探针分子溶于溶剂中制得1～50μmol/L的荧光探针分子溶液；所述溶剂为无水乙醇、丙酮、甲醇、乙二醇中的一种或多种。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提出的荧光探针分子，制备方法简单，对不同的金属离子有不同的响应，可以实现对水溶液中多种金属离子的检测。本荧光探针分子灵敏度高、简单快速、检测限低、应用范围广，该荧光探针以咪唑类化合物为标记及发色团分子，具有应用于环境水样分析的应用前景。附图说明图1为本专利技术水溶性金属离子荧光探针分子1【2,6-二(1-咪唑基)甲基吡啶】的核磁共振氢谱图；图2为本专利技术水溶性金属离子荧光探针分子2【2,6-二(1-苯并[f]苯并咪唑基)甲基吡啶】的核磁共振氢谱图；图3为本专利技术荧光探针分子1(1×10-5M)在乙醇溶液中对在各种金属离子存在的情况下的荧光发射光谱；图4为本专利技术荧光探针分子2(1×10-5M)在乙醇溶液中对在各种金属离子存在的情况下的荧光发射光谱。图5为荧光探针分子结构。具体实施方式以下具体实施方式用于说明本专利技术，但不应理解为对本专利技术的限制。实施例中，如无特别说明，所用技术手段为本领域常规的技术手段。实施例1：本专利技术水溶性金属离子荧光探针分子1【2,6-二(1-咪唑基)甲基吡啶】的合成方法一：2,6-二(1-咪唑基)甲基吡啶的合成：分别称取咪唑(255.7mg，3.76mmol)和碳酸钾(1.56g，11.28mmol)于150mL三口瓶中，加入70ml乙腈，搅拌中加入2,6-二溴甲基吡啶(500mg，1.88mmol)。随后在氮气保护下90℃回流24小时后。过滤得澄清溶液；减压蒸馏除去溶剂，溶于二氯甲烷，用水萃取三次，取有机层，除去溶剂，用硅胶色谱分离得到化合物1(274.5mg，61％)。核磁共振分析结果为(图1)：1HNMR(400MHz,[D6]DMSO,298K)δppm7.79(t,J＝8Hz,1H),7.75(s,2H),7.20(s,2H),7.03(d,J＝4.0Hz,2H),6.93(s,2H),5.29(s,4H).证实为图5荧光探针分子1。实施例2：本专利技术水溶性金属离子荧光探针分子2【2,6-二(1-苯并[f]苯并咪唑基)甲基吡啶】的合成方法一：2,6-二(1-苯并[f]苯并咪唑基)甲基吡啶的合成：分别称取苯并[f]苯并咪唑(632.4mg，3.76mmol)和碳酸钾(1.56g，11.28mmol)于150mL三口瓶中，加入70ml乙腈，搅拌中加入2,6-二溴甲基吡啶(500mg，1.88mmol)。随后在氮气保护下90℃回流24小时。过滤得澄清溶液，减压蒸馏除去溶剂，溶于二氯甲烷，用水萃取三次，取有机层，除去溶剂，用硅胶色谱分离得到化合物2(478.5mg，58％)。核磁共振分析结果为(图2)：1HNMR(400MHz,[D6]DMSO)δ8.63(s,2H),8.25(s,2H),8.01(d,2H),7.85(s,2H),7.74(t,J＝8Hz,3H),7.38-7.31(m,4H),7.22(d,J＝8Hz,2H),5.66(s,4H).证实为图5之荧光探针分子2。实施例3：本专利技术水溶性金属离子荧光探针分子1【2,6-二(1-咪唑基)甲基吡啶】的合成方法二：2,6-二(1-咪唑基)甲基吡啶的合成：称取咪唑(255.7mg，3.76mmol)于25mL烧瓶中，加入10mL甲苯。称取碳酸钾(1.56g，11.28mmol)和四丁基溴化铵(41.7mg，0.13mmol)于10mL烧瓶中，加入5mL水。将水溶液加入甲苯溶液中，搅拌中加入2,6-二溴甲基吡啶(500mg，1.88mmol)，随后室温搅拌8小时，有固体析出，将固体过滤干燥得到化合物1(368.2mg，82％)。相比于实施例1所用方法90℃回流24小时得到粗产物(纯度70％)，还需进行硅胶色谱分离纯化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针分子的化学式为C7H7N‑2R，其中R表示发色团，选自咪唑、苯并[f]苯并咪唑中的一种；所述荧光探针分子的结构式为

【技术特征摘要】
1.一种荧光探针分子，其特征在于，所述荧光探针分子的化学式为C7H7N-2R，其中R表示发色团，选自咪唑、苯并[f]苯并咪唑中的一种；所述荧光探针分子的结构式为2.制备如权利要求1所述的荧光探针分子的方法，其特征在于，包括如下步骤：a)将咪唑或苯并[f]苯并咪唑加入有机溶剂中，与无机碱和2,6-二溴甲基吡啶反应；所述无机碱选自碳酸钾，碳酸钠，碳酸铯，磷酸钾，磷酸钠，磷酸铯，氢氧化钾，氢氧化钠中的一种或多种；b)将步骤a)的反应产物分离除去溶剂。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述咪唑或苯并[f]苯并咪唑与2,6-二溴甲基吡啶的摩尔比例为(1.9～2.2):1，所述无机碱与2,6-二溴甲基吡啶的摩尔比例为(2～4):1。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤a)中，所述有机溶剂选自腈类，醇类，醚类，呋喃类，苯类溶剂中的一种或多种；2,6-二溴甲基吡啶在有机溶剂中的摩尔浓度为0.01～0.5mmol/mL，优选为0.1～0.3mmol/mL。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中，在氮气保护下加热回流反应20～30小时。6.根据权利要求2～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述步骤a)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：于澍燕，杜梧桐，童金，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11