一种利用蒽-氨基硫脲衍生物检测溶液中铜离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用蒽‑氨基硫脲衍生物检测溶液中铜离子的方法，将蒽‑氨基硫脲衍生物加入溶液中，用激发光照射溶液，如果检测到发射光荧光猝灭响应，则溶液中含有铜离子；本发明专利技术的蒽‑氨基硫脲衍生物作为荧光探针具有对铜离子高效的上、下转换荧光猝灭响应识别特性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用蒽-氨基硫脲衍生物检测溶液中铜离子的方法本专利技术为专利技术名称为蒽-氨基硫脲衍生物及其制备方法与作为荧光探针的应用、申请日为2019年6月5日、申请号为2019104880658专利技术申请的分案申请，属于应用方法部分。
本专利技术属于荧光试剂领域和重金属离子荧光探针
，具体涉及一种蒽-氨基硫脲衍生物探针及其制备方法，以及该探针在检测水环境或生物体中铜离子的应用，该探针具有上转换荧光响应的特性。
技术介绍
铜离子（Cu2+）污染有许多危害，它不仅会影响动植物、微生物的生长和土壤酶的活性，而且会破坏生态系统的平衡。它还会在动物、植物体内富集，增加铜的毒性，并对人体健康产生不利影响。检测Cu2+具有重要现实意义。目前，测定铜离子的方法有很多，主要包括：分光光度法、荧光分析法、电化学法和原子吸收光谱法等。其中，荧光分析法具有很高的灵敏度（如可实现单分子检测）和选择性且成本低廉性价比高，同时其操作简易、适用范围广等优点，所以使用荧光法识别Cu2+受到了广泛的关注。至今为止，被设计合成出来用于Cu2+的检测的荧光探针已经有上百种，均是采用下转换荧光检测方法，其机理是在短波长光源的激发下，电子从基态的零振动级（S0）跃迁到第一激发态（S1），然后回落至基态并释放出长波长的荧光，可见，下转换荧光的光谱特征是“短波（长）激发，长波（长）发射”。现有技术未见关于可以实现上转换荧光猝灭响应的离子探针的报道。
技术实现思路
本专利技术提供一种蒽-氨基硫脲衍生物及其制备方法；得到的探针分子不但可以通过下转换荧光猝灭响应来检测铜离子，而且具有上转换荧光猝灭响应，可以通过上转换荧光猝灭响应来检测铜离子，在水环境中和生物活体内具有实际应用价值。所谓上转换荧光检测则是采用“长波长激发，短波长发射”，由于以长波长光为激发的光源，可加深激发光源在介质中的穿透深度，有效地消除生物体背景荧光，提高信噪比；同时，由于以长波长光为激发的光源，因其所需激发能量低对生物体细胞伤害小，因此，相对于常规下转换，上转换荧光猝灭响应对活体的生物成像和体内细胞环境检测具有有利价值。为达上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是：一种蒽-氨基硫脲衍生物，所述蒽-氨基硫脲衍生物的分子结构式如下：。本专利技术公开了上述作为铜离子荧光探针上转换的蒽-氨基硫脲衍生物的制备方法，包括以下步骤，在氮气氛围和溶剂中，将4-溴-2-羟基苯甲醛和9,10-二硼酸酯蒽进行反应，得到中间产物I；再将中间产物I与氨基硫脲反应，得到铜离子荧光探针上转换蒽-氨基硫脲衍生物。本专利技术还公开了一种检测溶液中铜离子的方法，包括以下步骤：（1）在氮气氛围和溶剂中，将4-溴-2-羟基苯甲醛和9,10-二硼酸酯蒽反应，得到中间产物I；再将中间产物I与氨基硫脲反应，得到蒽-氨基硫脲衍生物，作为铜离子荧光探针；（2）将探针分子加入溶液中，用激发光照射溶液，如果检测到发射光荧光猝灭响应，则溶液中含有铜离子。本专利技术公开了上述蒽-氨基硫脲衍生物在检测溶液中铜离子中的应用。本专利技术中，所述溶剂为1,4-二氧六环、乙醇、甲苯、水中的一种或者几种；溶剂体系有利于原料的溶解、反应的进行和产率的提高。4-溴-2-羟基苯甲醛和9,10-二硼酸酯蒽进行反应的反应温度为50~120℃，优选120℃，反应时间为48h；中间产物I与氨基硫脲反应的反应温度为50~140℃，优选130℃，反应时间为24h。4-溴-2-羟基苯甲醛和9,10-二硼酸酯蒽的摩尔比为3:1；中间产物I和氨基硫脲的摩尔比为1:3。本专利技术中，检测溶液中铜离子时，激发光的波长为532nm；或者激发光的波长为532nm。不含铜离子时，探针分子在激发光的波长为532nm下，发射光的波长为400~525nm；或者在激发光的波长为532nm下，发射光的波长为430~480nm。含有铜离子后，在激发光的波长为532nm下，发射光在波长为400~525nm处发生猝灭响应；或者在激发光的波长为532nm下，发射光在波长为430~480nm处发生猝灭响应。本专利技术中，所述检测溶液中汞离子时，溶液为中性溶液，pH为7。本专利技术所述发射光荧光猝灭响应为常规术语，一般指F0/F大于15，F0、F分别为单纯探针分子荧光强度积分面积、加入金属离子后荧光强度积分面积。本专利技术在氮气氛围和溶剂中，以9,10-二硼酸酯蒽为原料，先后与4-溴-2-羟基苯甲醛、氨基硫脲进行加热反应，最终得到蒽-氨基硫脲衍生物，作为铜离子荧光探针分子。优选的，9,10-二硼酸酯蒽与4-溴-2-羟基苯甲醛的反应在碳酸钾与四(三苯基膦)钯存在下进行；中间产物I与氨基硫脲的反应在乙酸存在下进行。上述技术方案中，在中间产物I与氨基硫脲反应结束后，旋转蒸发去除溶剂，通过柱层析和真空干燥得到蒽-氨基硫脲衍生物，为淡黄色粉末。本专利技术蒽-氨基硫脲衍生物9,10-二(3-羟基-4-亚甲胺氨基硫脲苯基)蒽具体合成方法为，以1,4-二氧六环和乙醇为溶剂，在碳酸钾与四(三苯基膦)钯存在下，在氮气氛围下将摩尔比为3:1的4-溴-2-羟基苯甲醛和9,10-二硼酸酯蒽混合，搅拌反应得到中间产物I；然后在氮气氛围下，以乙酸为催化剂，将摩尔比为1:3的中间产物I和氨基硫脲在溶剂中混合搅拌反应，最后得到淡黄色的目标铜离子探针分子蒽-氨基硫脲衍生物。反应方程式可表示如下：本专利技术至少具有如下技术效果和优点：本专利技术的铜离子探针蒽-氨基硫脲衍生物制备和提纯方法简单且产率较高；在中性介质中（DMF/缓冲溶液，2/1，v/v）可高选择性地检测出Cu2+，检测限达2.78×10-7mol·L-1；尤其是本专利技术蒽-氨基硫脲衍生物可以采用三线态湮灭（TTA-UC）荧光检测方法对铜离子进行检测，检测限达2.50×10-6mol·L-1。TTA-UC具有长波长激发短波长发射的特点，若在生物体中检测能有效扣除生物体背景荧光且所需激发能量较低，具有对生物体细胞伤害小且检测分辨率强，对活体的检测杀伤力小使其在生物成像、细胞环境检测具有潜在应用价值。TTA-UC检测所用仪器为小型半导体激光器和光纤光谱仪，无需常规的大型荧光光谱仪器，因此，TTA-UC检测显示出更加经济和便携。从而使得上转换检测技术更具实际应用价值。附图说明图1为中间体化合物Ⅰ的核磁氢谱（溶剂为CD3Cl）；图2为中间体化合物Ⅰ的质谱图；图3为探针分子的核磁氢谱（溶剂为氘代DMSO）；图4为探针分子的质谱图；图5为探针分子吸收光谱(a)和荧光光谱(b)(浓度：10μmol·L-1，DMF:H2O=2:1，v/v)；图6为本专利技术实施例探针（10μmol·L-1）的溶液（DMF:H2O=2:1）在不同酸碱度时的荧光强度；图7为本专利技术实施例探针（10μmol·L-1）加入11种金属阳离子后，探针的下转换荧光猝灭光谱（a）和相应的荧光响应变化柱状图（b，纵坐标F0/F为加入Cu2+前后探针荧光强度积分面积的比值）（其中，阳离子浓度100μmol·L-1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用蒽-氨基硫脲衍生物检测溶液中铜离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）在氮气氛围和溶剂中，将4-溴-2-羟基苯甲醛和9,10-二硼酸酯蒽反应，得到中间产物I；再将中间产物I与氨基硫脲反应，得到蒽-氨基硫脲衍生物；/n（2）将蒽-氨基硫脲衍生物加入溶液中，用激发光照射溶液，如果检测到发射光荧光猝灭响应，则溶液中含有铜离子。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用蒽-氨基硫脲衍生物检测溶液中铜离子的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在氮气氛围和溶剂中，将4-溴-2-羟基苯甲醛和9,10-二硼酸酯蒽反应，得到中间产物I；再将中间产物I与氨基硫脲反应，得到蒽-氨基硫脲衍生物；
（2）将蒽-氨基硫脲衍生物加入溶液中，用激发光照射溶液，如果检测到发射光荧光猝灭响应，则溶液中含有铜离子。


2.根据权利要求1所述利用蒽-氨基硫脲衍生物检测溶液中铜离子的方法，其特征在于，所述蒽-氨基硫脲衍生物的化学式为：

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3.根据权利要求1所述利用蒽-氨基硫脲衍生物检测溶液中铜离子的方法，其特征在于，所述溶剂为1,4-二氧六环、乙醇、甲苯、水中的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：王筱梅，叶常青，
申请(专利权)人：苏州科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32