一种荧光探针及其制备方法和在铁离子检测中的应用技术

本发明专利技术提供了荧光探针及其制备方法和在铁离子检测中的应用，属于荧光传感技术领域。本发明专利技术提供的荧光探针中，刚性主链M为铁离子的络合提供活性位点，主链外围与R1基团相连，提高了荧光探针的溶解性，易溶解于溶剂中形成均一的溶液，进而实现对铁离子的检测；而且R3和R2基团的存在可以进一步提高荧光探针的共轭程度，进而提高了荧光探针的荧光效率。本发明专利技术提供的荧光探针在对铁离子检测时，在1～10μM范围具有较好的线性关系，荧光探针对铁离子溶液的荧光淬灭率高达84％，检测限低至33nM，表明本发明专利技术提供的荧光探针对铁离子灵敏性高、选择性好、检测限低。

A fluorescent probe and its preparation method and its application in iron ion detection

【技术实现步骤摘要】
一种荧光探针及其制备方法和在铁离子检测中的应用
本专利技术涉及荧光传感
，具体涉及一种荧光探针及其制备方法和在铁离子检测中的应用。
技术介绍
铁是人体中不可或缺的微量元素，是血红蛋白的重要组成部分，而血红蛋白在生命体中承担着运输氧气的功能。此外，铁元素在人体中参与各种免疫系统及酶的构成。体内铁元素的缺乏会引起缺铁性贫血、细胞供养不足、人体疲劳倦怠，同时会导致人体免疫力下降。儿童时期缺铁则会影响儿童的心理活动及智力发育，并且过程不可逆。人体内铁元素过量则会导致肝脏中铁过载，引起肝纤维化及肝细胞瘤等疾病，甚至会导致机体氧化-抗氧化系统失衡，直接损伤DNA进一步诱发细胞突变。因此，对于Fe3+的痕量检测是亟待解决的一项科学问题。目前，对于Fe3+的检测主要包括原子吸收光谱法、发射光谱法、高效液相色谱法以及电感耦合等离子体法等，但由于这些技术普遍存在高成本、操作复杂、检测耗时长、仪器大型化等缺点，限制了其在现场检测Fe3+的应用。而荧光检测法因其操作简便、响应迅速、选择性高等优点备受关注。已报道的用于Fe3+检测的荧光小分子材料主要包括罗丹明类分子、四苯基乙烯类分子、喹啉类分子及BODIPY分子等，但是这些荧光小分子材料在检测铁离子过程中存在无法排除其他金属离子例如Zn2+的干扰缺陷，并且对Fe3+的检测限较高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种荧光探针及其制备方法和在铁离子检测中的应用。本专利技术提供的荧光探针灵敏性高、选择性好、检测限低，适用于对Fe3+的特异性检测。本专利技术提供的荧光探针的制备方法荧光探针的产率高、纯度高，且操作简单。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种荧光探针，具有式I所示结构：式I中M包括：R1包括：-(CH2)x-、-(CH2)y-O-或-(O)z-；所述x、y和z独立的为1～20；R2包括咔唑基、吡咯基、噻吩基、呋喃基或氢；R3包括苯基、联苯基或芴基。优选地，所述荧光探针具有式NC-TAZ或式CC-TAZ所示结构：本专利技术还提供了上述技术方案所述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：在保护性气氛中，将卤代芳烃、有机硼化合物、溶剂、碱性试剂和催化剂混合，进行Suzkki-Miyaura反应，得到荧光探针；所述卤代芳烃包括3,4-(溴苯基)-5-苯基-4H-1,2,4-三氮唑、3,5-(溴苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三氮唑、3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三氮唑、4-联苯基-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三氮唑、4-三苯胺基-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三氮唑或4-苯咔唑基-35-4H-1,2,4-三氮唑；所述有机硼化合物包括2-(4,4',5,5'-四甲基-1,3,2-二氧杂硼)-9,9'-二(N-咔唑-己基)芴、1-(4,4',5,5'-四甲基-1,3,2-二氧杂硼)-苯或1-(4,4',5,5'-四甲基-1,3,2-二氧杂硼)-联苯。优选地，所述碱性试剂包括碳酸钾；所述催化剂为钯配合物催化剂。优选地，，所述卤代芳烃、有机硼化合物、碱性试剂和催化剂的摩尔比为1:(3～4):(15～50):(0.06～0.08)。优选地，，所述Suzkki-Miyaura反应的温度为80～90℃，时间为40～50h。本专利技术还提供了上述技术方案所述荧光探针或上述技术方案所述制备方法制备得到的荧光探针在铁离子检测中的应用。优选的，所述应用包括以下步骤：(1)将荧光探针溶液与待测溶液混合，检测待测溶液的荧光强度，得到待测溶液的荧光淬灭率；(2)根据步骤(1)得到的荧光淬灭率与预定的线性曲线，得到待测溶液中铁离子的浓度。优选的，所述线性曲线为铁离子浓度与荧光淬灭率的线性曲线。优选的，所述荧光淬灭率＝1-I/I0，I0为荧光探针溶液的初始荧光强度，I为待测溶液的荧光强度；所述线性曲线的线性范围为1～10μmol/L。本专利技术提供了一种荧光探针，具有式I所示结构。本专利技术提供的荧光探针中，刚性主链M为4H-1,2,4-三氮唑，为铁离子的络合提供活性位点，主链外围与R1基团相连，提高了荧光探针的溶解性，易溶解于溶剂中形成均一的溶液，进而实现对铁离子的检测；而且R3和R2基团的存在可以进一步提高荧光探针的共轭程度，进而提高了荧光探针的荧光效率。本专利技术提供的荧光探针对铁离子灵敏性高、选择性好、检测限低。实验结果表明，本专利技术提供的荧光探针在对铁离子检测时，在1～10μM范围具有较好的线性关系，荧光探针对铁离子溶液的荧光淬灭率高达84％，检测限低至33nM，而对相同浓度的其他金属离子(Al3+、Ca2+、Cd2+、Co2+、Cr3+、Cu2+、Mn2+、Na+、Ni2+、Pb2+、Fe2+、Mg2+)溶液的荧光淬灭率＜8％，且在铁离子和其他金属离子同时存在时，荧光探针对铁离子溶液的荧光淬灭率仍然高达85％。本专利技术提供的荧光探针的制备方法操作简单、荧光探针的产率高达61％、纯度高达99％。附图说明图1为实施例1制备的NC-TAZ荧光探针与不同浓度的Fe3+作用的归一化后的荧光光谱图，内插图为NC-TAZ淬灭变化量与Fe3+浓度线性拟合图；图2为实施例1制备的NC-TAZ荧光探针与不同浓度的Fe3+作用的荧光淬灭率柱形图；图3为实施例2制备的CC-TAZ荧光探针与不同浓度的Fe3+作用的归一化后的荧光光谱图，内插图为CC-TAZ淬灭变化量与Fe3+浓度线性拟合图；图4为实施例2制备的CC-TAZ荧光探针与不同浓度的Fe3+作用的荧光淬灭率柱形图；图5为实施例1制备的NC-TAZ荧光探针与不同金属离子作用的荧光淬灭率柱形图；图6为实施例1制备的NC-TAZ在不同金属离子溶液中的荧光变化图，上图为日光灯照射下溶液的荧光，下图为365nm的紫外灯照射下溶液的荧光。图7为实施例2制备的CC-TAZ荧光探针与不同金属离子作用的荧光淬灭率柱形图；图8为实施例1制备的NC-TAZ荧光探针与混合金属离子溶液作用的归一化后的荧光光谱图；图9实施例1制备的NC-TAZ荧光探针与混合金属离子溶液作用的荧光淬灭率柱形图；图10为实施例2制备的CC-TAZ荧光探针与混合金属离子溶液作用的归一化后的荧光光谱图；图11为实施例2制备CC-TAZ荧光探针与混合金属离子溶液作用的荧光淬灭率柱形图。具体实施方式本专利技术提供了一种本专利技术提供了一种荧光探针，具有式I所示结构：式I中M包括：在本专利技术中，M的结构式中虚线代表可以与R3连接的位置，其中，中三条虚线位置中的任意两个是可以与R3连接的，另外一条虚线位置无取代基。式I中R1包括：-(CH2)x-、-(CH2)y-O-或-(O)z-；所述x、y、z独立的为1～20；式I中R2包括咔唑基、吡咯基、噻吩基、呋喃基或氢；式I中R3包括苯基、联苯基或芴基。在本专利技术中，所述的荧光探针优选具有式NC-TAZ或式CC-TAZ所示结构：本专利技术还提供了上述技术方案所述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：在保护性气氛中，将卤代芳烃、有机硼化合物、溶剂、碱性试剂和催化剂混合，进行Suzkki-Miyaura反应，得到荧光探针；所述卤代芳烃包括3,4-(溴苯基)-5-苯基-4H-1,2,4-三氮唑、3,5-(溴苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三氮唑、3,4,5-三苯基-4H-1,2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种荧光探针，其特征在于，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种荧光探针，其特征在于，具有式I所示结构：式I中M包括：R1包括-(CH2)x-、-(CH2)y-O-或-(O)z-；所述x、y和z独立的为1～20；R2包括咔唑基、吡咯基、噻吩基、呋喃基或氢；R3包括苯基、联苯基或芴基。2.根据权利要求1所述的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针具有式NC-TAZ或式CC-TAZ所示结构：3.权利要求1或2所述荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在保护性气氛中，将卤代芳烃、有机硼化合物、溶剂、碱性试剂和催化剂混合，进行Suzkki-Miyaura反应，得到荧光探针；所述卤代芳烃包括3,4-(溴苯基)-5-苯基-4H-1,2,4-三氮唑、3,5-(溴苯基)-4-苯基-4H-1,2,4-三氮唑、3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三氮唑、4-联苯基-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三氮唑、4-三苯胺基-3,5-二苯基-4H-1,2,4-三氮唑或4-苯咔唑基-35-4H-1,2,4-三氮唑；所述有机硼化合物包括2-(4,4',5,5'-四甲基-1,3,2-二氧杂硼)-9,9'-二(N-咔唑-己基)芴、1-(4,4',5,5'-四甲基-1,3,2-二氧杂硼)-苯或1-(4,4...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明，冯宇婷，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22