一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针及制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针ZY14及制备方法和应用。这种荧光探针的化学分子式为C

A water-soluble benzoxazole fluorescent probe for zinc detection and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针及制备方法和应用
本专利技术属于有机小分子荧光探针及其制备和应用领域，具体涉及一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针及制备方法和应用。
技术介绍
锌是一种在人体中含量仅次于铁的微量元素，广泛分布于细胞和体液中。锌离子在生殖和组织修复、细胞凋亡、基因表达、免疫功能调节和新陈代谢等生理病理过程中起着重要的作用。人类生命活动离不开锌，但不正常的锌的摄入会导致生长代谢失调，甚至引起阿尔兹海默症，肌萎缩性脊髓侧索硬化症和帕金森症等严重的疾病。目前，电镀、冶金、颜料等部门排放的超标含锌废水是环境中锌的主要污染来源，它给人类或其它动植物带来的危害不容忽视。因此，对锌离子进行分析检测具有十分重要的研究意义。锌离子的检测方法主要有原子吸收光谱法、电化学法和电感耦合等离子体原子发射光谱法等，但这些方法存在前处理过程繁琐、分析时间长等弊端。荧光光谱法因具有灵敏度高、操作简单、方便快捷和选择性好等优势而备受关注。开发研制成本低，响应快，具有高灵敏度和选择性的锌离子荧光探针是当前的前沿性研究课题。基于锌离子检测的有机小分子荧光探针已经报道了很多，但真正实用的低成本探针很少，这些荧光探针大多存在诸如合成过程繁琐，水溶性差，难以区分同族的镉离子等局限性而不能应用于实际。因此，开发高性能的锌离子荧光探针是本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种合成简便、水溶性好、使用方便、抗干扰能力强、响应快、选择性和灵敏度高的苯并恶唑类锌离子荧光探针及其制备方法和应用。为实现上述目的，本专利技术提供了一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针，命名为探针ZY14，其特征在于其分子式为C20H13N2O5SNa，结构式如下：本专利技术还提供了一种所述的检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(A)以多聚磷酸为溶剂，将邻氨基酚和邻氨基苯甲酸混合，在N2的气氛中加热搅拌，反应完毕后，在搅拌的条件下，趁热将反应液倒入40～60倍多聚磷酸体积的冰水中，然后向所得反应液少量多次加入1.1～1.5倍多聚磷酸物质的量的Na2CO3粉末，调节溶液的pH，过滤，将固体成分用水清洗1遍，再过滤，所得固体用4～8倍于邻氨基酚质量的乙醇重结晶得到中间体，即2-(苯并恶唑-2-基)苯胺；(B)以无水乙醇为溶剂，将中间体和磺基水杨醛钠混合，搅拌并加热回流，反应结束后，冷却至室温，过滤反应液，将固体成分用10～20倍于磺基水杨醛钠质量的乙醇洗涤三次，得到黄色固体，干燥即得目标探针ZY14。优选地，步骤(A)中所述邻氨基酚和邻氨基苯甲酸的摩尔比为1:1～1:2，所述加热的温度为180～220℃，反应时间为2～4小时，反应后将溶液的pH调节为7～9，多聚磷酸用量为邻氨基酚和邻氨基苯甲酸混合物总质量的15～20倍。优选地，步骤(B)中所述中间体1和磺基水杨醛钠的摩尔比为1:1～1:1.2，所述加热的温度为75～80℃，反应时间为2～4小时。所述探针ZY14的合成路线如下：本专利技术又提供了一种所述所述的探针的应用，其特征在于：所述应用为探针ZY14可检测不同水体样品中的Zn2+，并通过检测所述探针的荧光强度而实现。本专利技术的有益效果是：1.本专利技术提供的水溶性探针ZY14与Zn2+反应后，反应体系的荧光强度明显增强，而且其荧光颜色由无色变为黄绿色，它可实现Zn2+的特异性识别，具有较高的选择性和灵敏度，抗干扰能力强，响应快，它对Zn2+的最低检测限为0.78μmol/L；2.探针ZY14对Zn2+的检测过程方便快捷，无需大型检测仪器，可检测不同水环境中一定浓度的Zn2+，在水环境监测领域将具有较大的应用价值；3.探针ZY14合成简便，稳定性好，可长期保存使用。【附图说明】图1为实施例4中探针ZY14对各种金属离子选择性的荧光数据图；图2为实施例5中不同金属离子干扰探针ZY14识别Zn2+的荧光数据图；图3为实施例6中探针ZY14与Zn2+的荧光滴定光谱图；图4为实施例6中探针ZY14荧光强度对Zn2+浓度的线性关系图；图5为实施例7中探针ZY14在加入Zn2+后荧光光谱随时间的变化图；图6为实施例7中探针ZY14在加入Zn2+2分钟前(左)后(右)的荧光颜色变化图(365nm紫外灯照射)；图7为实施例8中探针ZY14与Zn2+的Job’splot关系图；图8为实施例9中探针ZY14在加入Zn2+前后的荧光强度随pH变化的关系图。【具体实施方式】现结合附图和实施例详细说明本专利技术的技术方案。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。在不背离本专利技术精神和实质的情况下，对本专利技术步骤或条件所作的修改或替换，均属于本专利技术的范围。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。实施例1探针ZY14的合成探针ZY14的合成路线如下：具体步骤如下：(A)向圆底烧瓶中加入邻氨基酚(1.09g,10mmol)和邻氨基苯甲酸(1.37g,10mmol)，再加入多聚磷酸37g，在N2的气氛中于180℃搅拌2h。反应结束后，在搅拌的条件下，趁热将反应液倒入1000mL冰水中,再分批加入NaHCO3粉末10.14g，调节溶液的pH至7左右。抽滤，用20mL水洗涤滤饼，干燥，再将所得固体用乙醇6mL重结晶可得到中间体。产率55％；ESI-MS:210.12[M]+；1HNMR(CDCl3,400MHz,ppm):δ7.81(t,2H,J＝7.8Hz),7.68(d,1H,J＝7.2Hz),7.32–7.42(m,3H),6.98–7.06(m,2H),5.82(s,2H)；13CNMR(CDCl3,100MHz,ppm):δ163.3,151.4,146.5,142.3,130.2,129.4,125.2,124.1,123.7,119.9,119.4,117.2,115.4。(B)将0.21g(1.0mmol)中间体溶于15mL无水乙醇中，再向其中加入0.23g(1.0mmol)磺基水杨醛钠，反应体系在75℃下搅拌并回流2h。反应完毕，将反应液冷却至室温，过滤，所得粗产品用3mL乙醇洗涤三次，得到黄色固体，干燥即得目标探针ZY14。产率52％；ESI-MS:m/z416.24(M+)；1HNMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ10.86(s,1H),9.02(s,1H),8.22(s,1H),7.82–7.94(m,4H),7.32–7.48(m,6H)；13CNMR(100MHz,DMSO-d6,ppm):δ165.6,163.4,161.2,152.6,151.1,142.8,142.1,136.4,130.3,129.4,128.2,125.1,124.6,123.7,1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针，命名为探针ZY14，其特征在于其分子式为C

【技术特征摘要】
1.一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针，命名为探针ZY14，其特征在于其分子式为C20H13N2O5SNa，结构式如下：





2.一种如权利要求1所述的检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(A)以多聚磷酸为溶剂，将邻氨基酚和邻氨基苯甲酸混合，在N2的气氛中加热搅拌，反应完毕后，在搅拌的条件下，趁热将反应液倒入40～60倍多聚磷酸体积的冰水中，然后向所得反应液少量多次加入1.1～1.5倍多聚磷酸物质的量的Na2CO3粉末，调节溶液的pH，过滤，将固体成分用水清洗1遍，再过滤，所得固体用4～8倍于邻氨基酚质量的乙醇重结晶得到中间体，即2-(苯并恶唑-2-基)苯胺；
(B)以无水乙醇为溶剂，将中间体和磺基水杨醛钠混合，搅拌并加热回流，反应结束后，冷却至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，陈雪梅，艾思凡，马志刚，隋宁，徐来，於昊天，
申请(专利权)人：湖北理工学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42