一种用于检测铝离子的荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于离子检测技术领域，具体涉及一种用于检测铝离子的荧光探针及其制备方法，以及该化合物在铝离子检测中的应用。本发明专利技术所提供的荧光探针，利用其结构中2H

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测铝离子的荧光探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于离子检测
，具体涉及一种用于检测铝离子的荧光探针及其制备方法，以及该化合物在铝离子检测中的应用。

技术介绍

[0002]铝元素与人们的日常生活息息相关，包括水净化、食品包装、药品、烹饪用具、染料生产、纺织包装、汽车和计算机制造等领域。铝作为地壳中第三丰富的元素而被广泛的使用，导致游离铝离子的释放和在饮用水中的积累，不仅给生态环境带来破坏，而且对人类健康也造成较大的威胁。机体内铝离子的积累会引起人类的多种疾病，如阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、骨软化症和乳腺癌等。到目前为止，铝离子检测的方法主要包括原子吸收光谱法、高效液相色谱、电化学传感和电感耦合等离子体质谱法等。然而，这些分析技术存在一些明显的缺点，如样品制备相对复杂、样品前处理复杂、仪器一般不便携、信号传输方式不直观等。近年来，由于超特异性和高灵敏性的荧光传感器在环境、临床化学分析中发挥着越来越重要的作用，因而受到人们的广泛关注。目前,多种荧光团包括罗丹明、香豆素、BODIPY、萘酰亚胺、芘和荧光素等都被开发出来用作Al
3+
荧光探针(Coord.Chem.Rev.2021,427,213574；Chem.Soc.Rev.2020,49,143
‑
179)。
[0003]虽然许多用于Al
3+
检测的荧光传感器被开发出来，但由于铝离子的配位能力较差、水合性强以及缺乏一定的光谱特性，导致其广泛应用的可能性受限。同时，用于监测Alr/>3+
的荧光传感器通常在水介质中的溶解度较低、且制备工艺过程繁琐。因此开发稳定性好、快速响应、高选择性和低检出限的新型荧光探针，并运用于Al
3+
特异性识别与检测仍然具有重要的研究价值和意义。
[0004]本专利技术以4
‑
羟基香豆素、乙醛酸和2
‑
氨基吡啶原料，通过在水溶液中回流反应，制备2H
‑
呋喃[3,2
‑
c]色烯
‑
2,4(3H)
‑
二酮类探针L。结构中含有多个杂原子识别位点，可能与铝离子结合形成配合物。在合适的测试溶液体系中，通过探针L的选择性、抗干扰、灵敏度、稳定性等实验，对其特异性识别铝离子进行评估与优化。通过荧光滴定和Job
’
s plot法，推测探针L与铝离子的结合方式，并计算最低检出限。最后，将荧光探针应用于贵州特色的中药材如天麻、太子参及工业废渣如磷石膏中铝离子的分析检测，考察其实际应用潜力。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于检测铝离子的荧光探针及其制备方法和应用。该荧光探针是一种包含2H
‑
呋喃[3,2
‑
c]色烯
‑
2,4(3H)
‑
二酮结构，且能快速检测Al
3+
的荧光探针，其对铝离子具有专一性的识别，具有制备工艺简单、选择性和稳定性好、响应时间短、抗干扰能力强以及检出限低等优点。
[0006]本专利技术所提供的技术方案如下：
[0007]一种用于检测铝离子的荧光探针，其结构式如下：
[0008][0009]上述技术方案所提供的荧光探针(记作探针L)，利用其结构中2H
‑
呋喃[3,2
‑
c]色烯
‑
2,4(3H)
‑
二酮结构作为荧光基团，结构中氧和氮杂原子作为离子识别位点，与铝离子形成配合物，导致探针分子体系荧光发生变化，从而实现对铝离子识别与检测。探针L与铝离子形成结合比为1:1的稳定配合物，铝离子的最低检测限为7.86
×
10
‑7mol/L。
[0010]本专利技术还提供了上述用于检测铝离子的荧光探针的制备方法，反应路线如下：
[0011][0012]基于上述技术方案，在水溶液中，以常用的4
‑
羟基香豆素、乙醛酸和2
‑
氨基吡啶为原料，就可以在常压和回流条件下通过简单的缩合反应得到目标荧光探针L，且产率高，后处理工艺简单。
[0013]具体的，4
‑
羟基香豆素、乙醛酸和2
‑
氨基吡啶的所用的物质的量之比为(1:1.0～1.5:1.0～1.5)。
[0014]具体的，回流时间为20～60min。
[0015]本专利技术还提供了上述用于检测铝离子的荧光探针的应用，作为检测铝离子的荧光探针。
[0016]具体的，用于检测中药，如天麻、太子参等中的铝离子，或者用于工业废渣，如磷石膏等中的铝离子。本专利技术所提供的用于检测铝离子的荧光探针成功地应用于天麻、太子参、磷石膏中铝离子的识别与检测。
附图说明
[0017]图1为荧光L的合成反应。
[0018]图2为探针L对金属离子的荧光识别谱图及在365nm荧光灯下的颜色变化图。
[0019]图3为共存离子对探针L识别Al
3+
影响的荧光光谱图。
[0020]图4为不同浓度Al
3+
对探针L的荧光滴定光谱图。
[0021]图5为探针L荧光强度随[Al
3+
]/[Al
3++
L]变化的折线图。
[0022]图6为探针L荧光强度随Al
3+
浓度变化的工作曲线图。
[0023]图7为探针L荧光强度随Al
3+
浓度变化的曲线拟合图。
[0024]图8为探针L识别Al
3+
荧光强度随时间变化图。
[0025]图9为探针L识别Al
3+
荧光强度随pH变化图。
[0026]图10为探针L检测天麻、太子参及磷石膏中铝离子的实际应用。
[0027]图11为探针L的1H NMR图(DMSO
‑
d6)。
[0028]图12为探针L的
13
C NMR图(DMSO
‑
d6)。
[0029]图13为探针L的质谱图。
具体实施方式
[0030]以下对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。
[0031]实施实例1
[0032]探针L的合成反应式如图1所示：在圆底烧瓶中，加入25mL水、4
‑
羟基香豆素(0.810g，5mmol)、一水乙醛酸(0.370g，5mmol)和2
‑
氨基吡啶(0.470g，5mmol)，混合物加热回流反应30min，反应中不断地析出固体。TLC监控反应进程，反应完成后，产生大量沉淀产生，冷却至室温，抽滤，用无水乙醇洗涤3次，得到粉红色结晶L，质量为1.308g，收率89％。Mp:169～170℃；IR(KBr,cm
‑1)v:3430(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于检测铝离子的荧光探针，其特征在于，其结构式如下：2.一种根据权利要求1所述的用于检测铝离子的荧光探针的制备方法，其特征在于，反应路线如下：3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：4
‑
羟基香豆素、乙醛酸和2
‑
氨基吡啶的所用的物质的量之比为1:(1.0～1.5):(1.0～1.5)。...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡小华，刁学文，蔡粟茜，
申请(专利权)人：贵州民族大学，
类型：发明
国别省市：