一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针及其制备方法与应用。所述的荧光探针是一种带羟基的氰基二苯基乙烯化合物。制备时将4‑硝基苯乙腈与4‑羟基苯甲醛室温反应得到化合物2；将化合物2与六亚甲基四胺以摩尔比1:2~4的比例，加入到三氟乙酸中进行回流反应得到化合物3；将化合物3与2‑氨基吡啶以1:1.1~1.5溶解于甲醇中，冷凝回流后，冷却至室温，提纯得到荧光探针。本发明专利技术制备的化合物1可用于高选择性灵敏检测铜离子，这对于复杂环境中铜离子的检测有重要的现实应用价值。

A Pyridine Schiff Base Structural Fluorescent Probe for the Detection of Copper Ions and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针及其制备方法与应用
本专利技术属于有机合成与分析化学
，具体涉及一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针及其制备方法与应用。
技术介绍
铜与人体健康关系密切。人体每天都要摄入各种微量元素，铜是人体不能缺少的金属元素之一。成年人体内，1千克体重中，铜含量大约为1.4mg～2.1mg；血液中铜的含量约为1.0mg～1.5mg。铜是机体内蛋白质和酶的重要组成部分，许多重要的酶需要微量铜的参与和活化。例如，铜可以催化血红蛋白的合成。铜作为重金属，过量的摄入对人体也会造成一定的危害。铜离子会使蛋白质变性，如硫酸铜对胃肠道有刺激作用，误服引起恶心、呕吐、口内有铜性味、胃烧灼感。严重者有腹绞痛、呕血、黑便。可造成严重肾损害和溶血，出现黄疸、贫血、肝大、血红蛋白尿、急性肾功能衰竭和尿毒症。对眼和皮肤有刺激性。长期接触可发生接触性皮炎和鼻、眼粘膜刺激并出现胃肠道症状。与汞离子等剧毒元素相比，铜离子往往因其弱毒性被人们所忽视。所以工业废水中往往含有大量的铜离子，对铜离子的定量检测具有很大的必要性。传统的检测方法多采用原子吸收光谱法(AAS)、原子荧光光谱法(AFS)、电感耦合等离子体光谱法(ICP)、离子色谱法以及电化学法等，虽然检测结果准确性好、灵敏度高。但需要大型设备仪器与一定专业水平的技术人员操作，检测时间长，检测成本高，对于突发性事件以及长时间户外检测具有极大的局限性。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种能够用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针，该荧光探针克服了对有机溶剂的依赖性，有较好的应用前景。本专利技术所述的一种用于检测铜离子的荧光探针，该荧光探针是一种带羟基的氰基二苯基乙烯化合物(化合物1)，化学名为3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈，其具体结构为：本专利技术另一目的在于提供所述荧光探针(3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈(化合物1)的制备方法，该方法首先将4-硝基苯乙腈与4-羟基苯甲醛加入氢氧化钠制得化合物2，再依次与六次甲基四胺和邻氨基吡啶反应，制备出荧光探针，其特征在于：(1)将4-硝基苯乙腈与4-羟基苯甲醛按照1:1.0-1.2加入干燥二氯甲烷中,室温反应6-12小时，反应产物经过滤重结晶处理后得到化合物2，所述化合物2为3-(4-羟基苯基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈，化合物2的合成路线如下：(2)在氮气保护下，将上述3-(4-羟基苯基)-2-(4-硝基苯基)-丙烯腈(化合物2)与六亚甲基四胺以摩尔比1:2～4的比例，加入三氟乙酸中，反应回流12-24小时，提纯得到化合物3，所述化合物3为3-(3-甲酰基-4-羟基苯基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈，化合物3合成路线如下：(3)将化合物3与2-氨基吡啶以1:1.1～1.5溶解于甲醇中，冷凝回流6-12小时后，冷却至室温，提纯得到荧光探针(化合物1)，所述化合物1为3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈，化合物1的合成路线如下：本专利技术制得的荧光探针(化合物1)，其分子式为C21H14N4O3。红外光谱(KBr),v/cm-1:3440(Ar-OH),1616(C＝N)。核磁氢谱(400MHz,DMSO-d6)δ:10.34(s,1H,N＝CH),8.36(s,1H,ArH),8.33(d,J＝8.0Hz,2H,ArH),8.25(s,1H,C＝CH),8.18(d,J＝8.0Hz,1H,ArH),8.01(d,J＝8.0Hz,2H,ArH),7.87(bs,1H,ArH),7.34-7.38(m,1H,ArH),7.15(d,J＝12.0Hz,1H,ArH),6.43-6.48(m,2H,ArH),5.89(bs,1H,OH)。核磁碳谱(400MHzDMSO-d6)δ:190.14,164.28,159.93,149.54,147.32,145.63,140.88,137.69,137.09,131.35,126.99,124.73,123.32,120.27,118.95,117.86,112.32,108.62,105.68。质谱(m/s)：计算值C21H14N4O3371.1139(MH)+,测量值371.1189。本专利技术所制备的荧光探针3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈(化合物1)固体呈玫红色，在620nm处有较强荧光发射，该荧光探针在溶液中能与铜离子形成2:1的络合物，并导致荧光发生强烈猝灭，可用于环境中铜离子的灵敏检测，其它离子的干扰小，是一种理想的铜离子快速检测传感器。荧光探针(化合物1)用于检测铜离子的应用本专利技术所制备的3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈可对铜离子进行定性、定量的检测，将浓度呈梯度变化的铜离子溶液与3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈溶液混合后，测定相应的荧光强度，然后以铜离子的浓度为横坐标，混合体系的荧光强度为纵坐标作图，建立铜离子溶液浓度梯度变化与3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈溶液荧光强度变化值标准线，可根据荧光强度从图中读出待测溶液中的铜离子浓度。本专利技术的有益成果：所制备的3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈在铜离子存在下荧光发生显著改变，其它离子的存在不干扰铜离子的检测，检测限为8.9×10-8mol/L，可用于高选择性灵敏检测铜离子，这对于复杂环境中铜离子的检测有重要的现实应用价值。附图说明图1为在四氢呋喃水溶液中10-5mol/L化合物1与10-5mol/L各离子的荧光图谱。图2为在四氢呋喃水溶液中10-5mol/L化合物1与10-5mol/L各离子在620nm处的荧光柱状图。图3为在四氢呋喃水溶液中10-5mol/L化合物1与不同浓度的铜离子的荧光图谱。图4为在四氢呋喃水溶液中10-5mol/L化合物1与10-5mol/L铜离子和10-5mol/L干扰离子的荧光光谱图。图5为在四氢呋喃水溶液中10-5mol/L化合物1与10-5mol/L铜离子和10-5mol/L干扰离子在620nm处的荧光柱状图。图6为化合物1的红外光谱图，确定了化合物1的各官能团结构。图7为化合物1的核磁共振氢谱图，确定了化合物1的结构。图8为化合物1的核磁共振碳谱图，确定了化合物1的结构。图9为化合物1的质谱图，确定了化合物1的结构。图10为化合物1络合铜离子后的质谱图，805.76处的强峰确定了2:1的配位结构。具体实施方式为了进一步说明本专利技术，结合附图给出以下系列具体实施例，但本专利技术并不受这些具体实施例的限制，任何了解该领域的技术人员对本专利技术的些许改动将可以达到类似的结果，这些改动也包含在本专利技术之中。图1中，四氢呋喃水溶液中四氢呋喃与水体积比为1:99，横坐标为波长、纵坐标为荧光强度。图中荧光强度对铜离子的变化最为明显，表明化合物1对铜离子有较强的荧光识别响应能力。图2中，四氢呋喃水溶液中四氢呋喃与水体积比为1:99，横坐标表示不同离子、纵坐标为加入不同离子后在620nm处荧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针，其特征在于该荧光探针是一种带羟基的氰基二苯基乙烯化合物，化学名为3‑(4‑羟基‑3‑(吡啶‑2‑亚胺)甲基)‑2‑(4‑硝基苯基)丙烯腈，其具体结构为：

【技术特征摘要】
1.一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针，其特征在于该荧光探针是一种带羟基的氰基二苯基乙烯化合物，化学名为3-(4-羟基-3-(吡啶-2-亚胺)甲基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈，其具体结构为：2.一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针制备方法，其特征在于：(1)将4-硝基苯乙腈与4-羟基苯甲醛按照1:1.0-1.2加入干燥二氯甲烷中,室温反应6-12小时，反应产物经过滤重结晶处理后得到化合物2；(2)在氮气保护下，将上述3-(4-羟基苯基)-2-(4-硝基苯基)-丙烯腈与六亚甲基四胺以摩尔比1:2～4的比例，加入三氟乙酸中，反应回流12-24小时，提纯得到化合物3；(3)将化合物3与2-氨基吡啶以1:1.1～1.5溶解于甲醇中，冷凝回流6-12小时后，冷却至室温，提纯得到荧光探针，即化合物1。3.根据权利要求2所述的一种用于检测铜离子的吡啶席夫碱结构荧光探针制备方法，其特征在于：所述化合物2为3-(4-羟基苯基)-2-(4-硝基苯基)丙烯腈，化合物2的合成路线如下：4.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨发福，邱家斌，陈世炳，郭红玉，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35