一种基于咔唑硼酸的汞荧光探针及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于检测分析技术领域，公开了一种基于咔唑硼酸的汞荧光探针及其制备方法。用极性非质子溶剂溶解9H

【技术实现步骤摘要】
一种基于咔唑硼酸的汞荧光探针及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于检测分析
，具体涉及检测汞的荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]汞是一种剧毒和生物非必须元素，天然存在于环境中。汞的毒性取决于存在的形式，其存在形式包括金属汞、无机汞和有机汞。其中，有机汞的毒性比无机汞高得多。由于具有很强的脂溶性，有机汞很容易穿透细胞膜，通过血脑屏障。当它在脑组织中积累时，将导致严重的脑损伤，例如日本的水俣病是由水俣湾的汞污染引起的。甲基汞作为有机汞中最著名的一种，对人体的危害最大。汞污染物可以通过微生物转化为甲基汞。因此，汞离子和甲基汞的检测具有重要意义。
[0003]目前传统的荧光探针主要由三部分组成：荧光基团，主要作用是把受体与待测物的结合转变为信息信号；识别基团，主要作用是与待测物结合或反应；连接基团，主要作用是连接荧光基团和识别基团。当待测物与识别基团结合后，可以观察到荧光信号的变化。
[0004]现有的荧光探针分子制备过程繁琐，结构复杂，只有少部分能应用于实际水样的检测。因此，提供一种结构简单的荧光探针应用于实际水样中汞离子和甲基汞的检测，具有重要的研究意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的之一是提供一种荧光探针。本专利技术的目的之二是提供荧光探针的制备方法。本专利技术的目的之三是提供荧光探针的应用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供以下具体的技术方案。
[0007]首先，本专利技术提供一种荧光探针，其结构式为
[0008]其次，本专利技术提供上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤S1，用极性非质子溶剂溶解9H
‑
咔唑
‑3‑
硼酸频哪醇酯和化合物Y，然后加入环氧烷，加热搅拌一段时间后，得到物料A；所述化合物Y为KOH、K2CO3、Cs2CO3、NaH、三乙胺、DBU(1,8
‑
二氮杂二环[5.4.0]十一碳
‑7‑
烯)、DMAP(4
‑
二甲氨基吡啶)、DABCO(三乙烯二胺)中的任意一种；
[0010]步骤S2，用EA(乙酸乙酯)萃取物料A中的有机相，再通过柱层析纯化得到化合物B；
[0011]步骤S3，用丙酮/水或THF(四氢呋喃)/水的溶液溶解化合物B，然后加入NaIO4和CH3COONH4的混合物、或NaIO4和盐酸的混合物，反应一段时间后，用EA萃取有机相，再通过柱层析纯化得到所述的荧光探针。
[0012]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，极性非质子溶剂选自DMSO(二甲基亚砜)、DMF(二甲基甲酰胺)、THF、乙腈中的任意一种。
[0013]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，9H
‑
咔唑
‑3‑
硼酸频哪醇酯和化合物Y的摩尔量比值为1:1.25～2。
[0014]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，极性非质子溶剂的加入量为溶质总质量的5～15倍。
[0015]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，9H
‑
咔唑
‑3‑
硼酸频哪醇酯与环氧烷的摩尔量比值为1:1.25～2。
[0016]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，环氧烷选自环氧乙烷、环氧丙烷、甲基环氧丙烷、环氧丁烷中的至少一种。
[0017]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，步骤S1中，加热至的温度为100～130℃，搅拌时间为6～8h。
[0018]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，步骤S2中，柱层析中PE(石油醚)和EA的体积比值为3～6：1。
[0019]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，丙酮/水或THF/水的溶液中，丙酮、THF和水的体积比分别为2～4：1。
[0020]进一步地，在上述制备方法的部分优选实施方式中，步骤S3中，NaIO4的加入量为与化合物B反应的理论量的2～3倍，CH3COONH4或盐酸的加入量为与化合物B反应的理论量的2～3倍。
[0021]进一步地，柱层析纯化之前，干燥EA萃取得到的有机相。进一步优选采用无水MgSO4干燥。
[0022]基于同样的专利技术构思，本专利技术另提供上述荧光探针在汞检测中的应用。
[0023]此外，专利技术人在研究上述荧光探针的过程中，创造性的发现，其他含有咔唑硼酸基元的结构也可以作为荧光探针，并用于检测汞。所以，本专利技术提供结构式为的化合物作为荧光探针在汞检测中的应用，R为任意取代基。
[0024]进一步地，本专利技术提供结构式为的化合物作为荧光探针在汞检测中的应用。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有以下明显的有益技术效果：
[0026](1)本专利技术提供的荧光探针，可用于定量检测水样中的汞离子和甲基汞，且具有较好的灵敏性和选择性。
[0027](2)本专利技术提供的荧光探针的制备方法，路线简单，实操性强，工业应用化前景高。
[0028](3)基于芳基(如苯基)硼酸与汞之间的特异性反应以及咔唑骨架具有较强荧光发射的特性，首次证实咔唑硼酸可作为高灵敏性、高选择性荧光探针对于二价汞或者甲基汞的检测。
附图说明
[0029]图1为合成荧光探针的化学反应方程式。
[0030]图2为实施例1制备得到的荧光探针的核磁共振氢谱图。
[0031]图3为实施例1制备得到的荧光探针和汞的荧光滴定图，其中，a为荧光探针与Hg
2+
的荧光滴定图，b为荧光探针与MeHg
+
的荧光滴定图。
[0032]图4为实施例1制备得到的荧光探针和汞的响应时间曲线，其中，a为荧光探针与Hg
2+
的响应时间曲线，b为荧光探针与MeHg
+
的响应时间曲线。
[0033]图5为实施例1制备得到的荧光探针的选择性效果图。
[0034]图6为实施例6所述的化合物和汞的荧光滴定图，其中，a为化合物与Hg
2+
的荧光滴定图，b为化合物与MeHg
+
的荧光滴定图。
[0035]图7为实施例6所述的化合物和汞的响应时间曲线，其中，a为荧光探针与Hg
2+
的响应时间曲线，b为荧光探针与MeHg
+
的响应时间曲线。
[0036]图8为实施例6所述的化合物作为荧光探针的选择性效果图。
[0037]图9为实施例7所述的化合物和汞的荧光滴定图，其中，a为化合物与Hg
2+
的荧光滴定图，b为化合物与MeHg
+
的荧光滴定图。
[0038]图10为实施例7所述的化合物和汞的响应时间曲线，其中，a为荧光探针与Hg
2+
的响应时间曲线，b为荧光探针与MeHg
+
的响应时间曲线。
[0039]图11为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光探针，其特征在于，所述荧光探针的结构式为2.一种如权利要求1所述的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1，用极性非质子溶剂溶解9H
‑
咔唑
‑3‑
硼酸频哪醇酯和化合物Y，然后加入环氧烷，加热搅拌一段时间后，得到物料A；所述化合物Y为KOH、K2CO3、Cs2CO3、NaH、三乙胺、DBU、DMAP、DABCO中的任意一种；步骤S2，用EA萃取物料A中的有机相，再通过柱层析纯化得到化合物B；步骤S3，用丙酮/水或THF/水的溶液溶解化合物B，然后加入NaIO4和CH3COONH4的混合物、或NaIO4和盐酸的混合物，反应一段时间后，用EA萃取有机相，再通过柱层析纯化得到所述的荧光探针。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述极性非质子溶剂选自DMSO、DMF、THF或乙腈中的任意一种；所述极性非质子溶剂的加入量为溶质总质量的5～15倍；9H
‑
咔唑
‑3...

【专利技术属性】
技术研发人员：何清，彭桑珊，蔡萌，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：