一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成及使用方法技术

本发明专利技术涉及一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成及使用方法，该荧光分子探针是采用苯并噻唑‑2‑甲醛和2‑羟基‑1‑萘肼缩合而成，将荧光分子探针溶解于二甲基亚砜与HEPES缓冲溶液的混合液中，得到荧光分子探针溶液；其中HEPES缓冲溶液混合液的pH为6‑8，混合液中二甲基亚砜与HEPES缓冲溶液的体积比为3:7，3:7混合液中荧光分子探针的浓度为7‑10μmol/L；取荧光分子探针溶液，向其中加入20μmol/L的待测样品，混合均匀，得到样品溶液。优点是：可实现在水环境体系中对Fe

Synthesis and Application of a Fluorescent Molecular Probe for Benzothiazole Bischiff Base for Iron Ion Detection

【技术实现步骤摘要】
一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成及使用方法
本专利技术涉及用于Fe3+检测的荧光分子探针的合成及应用，尤其涉及一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成及使用方法。
技术介绍
铁不仅是自然界中广泛存在的一种元素，也是生物体内重要的微量元素之一，它在许多生理过程中起到了关键作用，它不仅能够运输养料和氧气，而且和人体的造血功能有着非常密切的关系。它在细胞中参于各种活性酶及血红蛋白的合成，促进细胞的生长和代谢。当机体内铁离子浓度偏高或偏低都会扰乱生命系统的正常活动而使细胞中毒，从而导致新陈代谢紊乱诱发各种疾病，比如阿尔茨海默氏老年痴呆病，帕金森氏综合症和其他神经退化性疾病,细胞的癌变和某些器官如心脏、肝脏等的功能紊乱。因此，对铁离子荧光分子探针的研究对于环境及生命科学都具有重大的意义。与其他过渡金属如铜离子、汞离子相比，关于铁离子的荧光传感器的报道相对较少，现有的检测铁离子的荧光探针有罗丹明、荧光素衍生物荧光探针及以香豆素、萘、蒽等作为荧光基团的荧光探针，其中罗丹明衍生物荧光探针化合物发表在《塔兰塔》(Talanta)2013年第106卷的第261-265页的文章《识别铁离子的罗丹明的荧光淬灭探针》(Determinationofiron(III)basedonthefluorescencequenchingofrhodamineBderivative)inaqueoussolution)上，其结构式如a式所示：萘衍生物荧光探针是发表在《四面体快报》(TetrahedronLetters)2013年第54卷的6460-6463页上的文章《基于萘衍生物的识别铁离子的荧光增强探针》(SensingofFe(III)ionviaturn-onfluorescencebyfluorescenceprobesderivedfrom1-naphthylamine)上，其结构式如b式所示。上述的两种荧光探针识别Fe3+时主要表现为荧光增强或淬灭，波长不变，但是这种探针都不能实现在水溶液中识别铁离子，无水的检测体系大大限制了其应用，而且灵敏度也相对较低，容易受到环境条件的影响和其他金属离子的干扰。
技术实现思路
为克服现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光探针的合成及使用方法，解决现有的识别Fe3+的荧光探针水溶性差、易受pH影响，选择性和灵敏度差的问题。为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针，该荧光分子探针的结构式为：一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成方法，该荧光分子探针是采用苯并噻唑-2-甲醛和2-羟基-1-萘肼缩合而成，具体包括以下步骤：1)苯并噻唑-2-甲醛与2-羟基-1-萘肼按摩尔比1:(1～2)加入到酸性溶剂中，回流加热75-80℃，反应5～7h，趁热抽滤，得到反应混合物；2)将反应混合物利用丙酮和水的混合溶剂重结晶，冷却后析出大量固体；过滤，收集滤饼，得到用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针。步骤1)中所述的酸性溶剂为冰乙酸、或者浓硫酸或浓盐酸的乙醇溶剂，所述的浓硫酸或浓盐酸的乙醇溶剂中，浓硫酸或浓盐酸的浓度为5-10％。步骤2)中丙酮和水的体积比为1:(5～10)。一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的使用方法，包括以下步骤：1)将所述荧光分子探针溶解于二甲基亚砜与HEPES缓冲溶液的混合液中，得到荧光分子探针溶液；其中HEPES缓冲溶液混合液的pH为6-8，混合液中二甲基亚砜与HEPES缓冲溶液的体积比为3:7，3:7混合液中荧光分子探针的浓度为7-10μmol/L；2)取荧光分子探针溶液，向其中加入20μmol/L的待测样品，混合均匀，得到样品溶液；3)用紫外分光光度计测试荧光分子探针溶液在波长为332nm处的吸光度值A1，再测试样品溶液在波长为332nm处的吸光度值A2，如果A2≥2A1，则可判定样品中含有Fe3+；或者用荧光光谱仪测试荧光分子探针溶液在发射波长为510nm时的荧光强度B1，再测试样品溶液在发射波长为510nm时的荧光强度B2，如果B2≤20％B1，则可判定样品中含有Fe3+。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针是含有苯并噻唑荧光基团的Fe3+的荧光分子探针，可实现在水环境体系中对Fe3+的高选择性识别，不受水溶液中其他金属离子的干扰，具有较强的抗干扰能力。本专利技术可应用在水体系中Fe3+污染的前期检测中，能够灵敏检测水相中痕量级的Fe3+离子(最低检测限为2.59×10-8M)，且毒性很小，因此在化工、环境、生物医药等领域具有极高的应用价值。该荧光分子探针在识别Fe3+之后在pH值为4～11范围内都能够显示荧光淬灭现象，该荧光分子探针识别响应非常迅速，能够在50s内完成在水体系环境中的Fe3+。该荧光分子探针的合成所需原料简单易得，成本低；步骤简单；反应条件温和，产物分离提纯过程简单，收率高，产率高达70～80％。附图说明图1是实施例1中荧光分子探针在DMSO/HEPES缓冲溶液(v/v＝3/7，pH＝7.2)体系中的紫外光谱图。图2是实施例1中荧光分子探针在DMSO/HEPES缓冲溶液(v/v＝3/7，pH＝7.2)体系中的荧光发射光谱图。图3是实施例1中荧光分子探针在DMSO/HEPES缓冲溶液(v/v＝3/7，pH＝7.2)体系中加入20μmol/L浓度的金属阳离子(Cr3+,Ag+,Co2+,Cu2+,Hg2+,K+,Ni2+,Cd2+,Pb2+,Ba2+,Mg2+,Al3+,Ca2+,Zn2+,Fe3+,Na+)后荧光发射光谱变化情况图。图4是实施例1中荧光分子探针在DMSO/HEPES缓冲溶液(v/v＝3/7，pH＝7.2)体系中，加入20μmol/L浓度的Fe3+与20μmol/L浓度的不同共存金属离子后的荧光发射光谱变化情况图。图5是实施例1中荧光分子探针在DMSO/HEPES缓冲溶液(v/v＝3/7，pH＝7.2)体系中，荧光发射光谱随Fe3+浓度(0–2当量)增加的变化情况图。图6是实施例1中荧光分子探针的荧光强度随Fe3+的浓度变化曲线图。图7是实施例1中荧光分子探针检测Fe3+最低检测限的测定曲线图。图8是实施例1中荧光分子探针在DMSO/HEPES缓冲溶液(v/v＝3/7，pH＝7.2)体系中，加入20μmol/L浓度的Fe3+前后在不同pH值(pH值从4-11)条件下的荧光发射光谱变化情况图。图9是实施例1中荧光分子探针在DMSO/HEPES缓冲溶液(v/v＝3/7，pH＝7.2)体系中，加入Fe3+后荧光发射光谱随时间响应的变化情况，横坐标为测试时间，纵坐标为荧光强度。具体实施方式下面结合说明书附图对本专利技术进行详细地描述，但是应该指出本专利技术的实施不限于以下的实施方式。一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针，该荧光分子探针的结构式为：用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成方法，该荧光分子探针是采用苯并噻唑-2-甲醛和2-羟基-1-萘肼缩合而成，其反应式如下：合成方法具体包括以下步骤：1)苯并噻唑-2-甲醛与2-羟基-1-萘肼按本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针，其特征在于，该荧光分子探针的结构式为：

【技术特征摘要】
1.一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针，其特征在于，该荧光分子探针的结构式为：2.一种根据权利要求1所述的用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成方法，其特征在于，该荧光分子探针是采用苯并噻唑-2-甲醛和2-羟基-1-萘肼缩合而成，具体包括以下步骤：1)苯并噻唑-2-甲醛与2-羟基-1-萘肼按摩尔比1:(1～2)加入到酸性溶剂中，回流加热75-80℃，反应5～7h，趁热抽滤，得到反应混合物；2)将反应混合物利用丙酮和水的混合溶剂重结晶，冷却后析出大量固体；过滤，收集滤饼，得到用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针。3.根据权利要求2所述的一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合成方法，其特征在于，步骤1)中所述的酸性溶剂为冰乙酸、或者浓硫酸或浓盐酸的乙醇溶剂，所述的浓硫酸或浓盐酸的乙醇溶剂中，浓硫酸或浓盐酸的浓度为5-10％。4.根据权利要求2所述的一种用于铁离子检测的苯并噻唑双希夫碱荧光分子探针的合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立华，高妍，李庚辉，
申请(专利权)人：辽宁科技大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21