一种微量肼检测用荧光探针及其合成方法和应用技术

本发明专利技术提供一种检测微量肼的荧光探针，所述荧光探针的化学结构式为：本发明专利技术还提供上述荧光探针的制备方法以及应用。本发明专利技术制备的荧光材料检测微量肼时紫外可见光谱在438nm处有最大吸收，呈现出无色到黄色的变化，可进行实时定性的目视比色法检测；本发明专利技术制备的N2H4探针，加入0

【技术实现步骤摘要】
一种微量肼检测用荧光探针及其合成方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种用于检测微量肼的荧光探针，具体的说涉及一种检测微量肼的荧光探针及其光谱测试、细胞成像等方面应用，属于有机小分子荧光探针领域。

技术介绍

[0002]肼(又称为联氨，化学式为N2H4)被广泛应用于医药、化工、军事和航天等领域，肼具有高可燃性和高燃烧焓，常用作导弹和卫星推进系统中的高能燃料。它还在某些类型的燃料电池中作为反应物起着关键作用。然而，这种广泛使用的化学物质具有致癌性和毒性，容易被吸入和摄入而引起急性中毒，接触到皮肤会致癌和诱发突变，急性接触会对肝脏、肾脏和中枢神经系统造成严重损害，而长期接触会对脾脏、甲状腺和呼吸道造成严重伤害，还可能导致暂时性失明以及对DNA产生不利影响。因此，美国环保署已将肼列为B2类化学品，规定允许的上限为10ppb，我国国家标准也针对肼的含量出台了几项标准：GJB 3485A
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2011《肼类燃料和硝基氧化剂污水处理与排放要求》和GB 14374
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1993《航天推进剂水污染物排放标准》中肼最高容许排放浓度为0.1mg/L，GB 3838
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2002《地表水环境质量标准》中肼的最高允许质量浓度为0.01mg/L。
[0003]目前检测微量肼的常用方法有色谱法、电化学法、分光光度法、化学滴定法等。其中荧光光谱分析法有着操作简单、灵敏度高、专一性强、生物相容性好等优势。
[0004]虽然已报道的不少对肼进行检测的荧光探针，但这些探针往往灵敏度不高，响应时间较长、检测环境要求高等缺陷，致使微量肼检测极易受到干扰。本专利技术主要开发一种新型荧光探针，通过利用萘酰亚胺荧光基团，发展具有特异性识别位点的肼荧光探针，具有非常重要的科学意义。

技术实现思路

[0005]针对目前有机小分子荧光探针在N2H4的检测中所面临的问题，本专利技术通过分子设计，合成出一种具有新识别位点和高选择性的肼荧光探针，在N2H4的检测时响应时间快。
[0006]本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种检测微量肼的荧光探针，它的分子式为：C
19
H
14
N2O4，其结构式如下所示：
[0008][0009]所述荧光探针的制备方法路线如下，主要包含以下步骤：
[0010]步骤一：所述中间体的制备方法为将4
‑
溴
‑
1，8
‑
萘二甲酸酐溶解于无水乙醇，加入正丙胺，78
‑
90℃条件下回流加热0.5
‑
3小时；4
‑
溴
‑
1，8
‑
萘二甲酸酐与正丙胺的摩尔比为1∶3
‑
10；4
‑
溴
‑
1，8
‑
萘二甲酸酐与无水乙醇的质量体积比为0.01
‑
0.05mg/mL。反应结束后，将混合物在冰水浴中冷却后，将析出的沉淀物过滤即得所述中间体。中间体化学结构式为：
[0011]步骤二：在碱和有机溶剂存在的条件下，向所述中间体中加入马来酰亚胺，在反应温度为40
‑
160℃条件下反应8
‑
16h可以发生偶联反应得到目标产物N
‑
正丙基
‑4‑
顺丁烯二酰亚胺
‑
1，8
‑
萘酰亚胺荧光探针。
[0012]进一步的，所述的碱为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸铯、乙醇钠、叔丁醇钠、三乙胺、二乙胺中的一种或几种，优选为碳酸钾或碳酸铯。碱在反应中主要是帮助攫取质子，促使芳胺化反应的发生，其中，碳酸钾和碳酸铯属于较弱的无机碱，可以提高反应物官能团的兼容性，在酰胺的芳基化反应中应用效果较好。
[0013]进一步的，所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、乙腈、DMF、DMA、乙酸乙酯、丙酮、甲苯、二氧六环中的一种或几种，优选为乙腈或甲苯，此二类溶剂对于反应底物(中间体和马来酰亚胺)和无机碱都具有良好的溶解性，且不易与反应底物发生副反应，生成副产物(如皂化反应等)。
[0014]进一步的，中间体、马来酰亚胺与碱的摩尔比为1∶0.9
‑
1.5∶0.9
‑
2.0，优选为1∶1.05∶1.1。
[0015]一种检测微量肼的荧光探针的应用，所述荧光探针应用于水环境和生物体系中N2H4的传感检测；所述的传感检测包含荧光检测、细胞成像以及环境中肼的检测。
[0016]与现有技术相比，本专利技术取得以下有益效果：
[0017](1)本专利技术开发了一种对肼响应的荧光探针，遇肼由无色转变为黄色，从而具备目视定性分析能力，并产生荧光效应，实现了环境体系中的微量肼的检测，所述荧光材料检测微量肼时紫外可见光谱在438nm处有最大吸收，荧光激发波长为420nm，荧光发射波长在540nm处。
[0018](2)本专利技术制备的N2H4探针，在加入0
‑
10mmol/L的肼时，随着N2H4加入量的增加荧光逐渐增强，说明本专利技术制备的N2H4探针，在荧光条件下具备定量测试能力，对肼的浓度检测范围广且灵敏度高。
[0019](3)本专利技术制备的N2H4探针，荧光探针使用量不小于待检测肼含量时，在包括但不限于Ca
2+
、Cu
2+
、Fe
3+
、Mg
2+
、Zn
2+
、NH4+、羟胺、乙二胺等干扰离子存在的情况下，随肼含量的增加荧光强度基本呈现线性增加，说明本专利技术的N2H4探针，用于检测微量肼时，具有良好的特异识别性和抗干扰性。
[0020]本专利技术实现了N2H4分子探针的选择性快速检测，并且选择性好，抗其他离子干扰能力强。基于其特异性识别肼且具有显著的颜色变化，该试剂可作为显示水溶液中和生物细胞内N2H4分子存在的专一性指示剂，可进行实时定性的目视比色法检测和荧光光谱定量检测，在环境检测领域具有广阔的应用前景。
[0021]其性能将在实施例中结合附图给予详细说明。
附图说明
[0022]图1是探针
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N2H4荧光发射光谱。
[0023]图2是探针
‑
N2H4随不同当量N2H4的加入荧光强度的变化情况。
[0024]图3是探针
‑
N2H4选择性柱状图数据。图3中，分别加入的竞争性干扰离子M如横坐标
所示，按次序依次为：1：none；2：Ca
2+
；3：Cu
2+
；4：Fe
3+
；5：Mg
2+
；6：Zn
2+
；7：NH
4+
；8：羟胺；9：乙二胺。
具体实施方式
[0025]下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受下述实施例的限制。
[0026]实施例1：中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测微量肼的荧光探针，其特征在于：所述荧光探针的化学结构式为：2.一种检测微量肼的荧光探针的制备方法，其特征在于：反应共分为两步，首先由萘二甲酸酐与正丙胺反应合成酰胺中间体，然后中间体和马来酰胺反应制备荧光探针。所述中间体的化学结构式为：3.根据权利要求2所述的一种检测微量肼的荧光探针的制备方法，其特征在于：所述制备荧光探针，所述中间体在碱和有机溶剂存在的条件下，加入马来酰亚胺，在反应温度为40
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160℃条件下反应8
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16h可以得到目标产物荧光探针。4.根据权利要求3所述的一种检测肼的荧光探针的制备方法，其特征在于：所述的碱为氢氧化钾、碳酸钾、碳酸铯、乙醇钠、叔丁醇钠、三乙胺、二乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张旭，徐林楠，李俊，贾月，米思巍，孟醒，刘慧娜，赵坦，毛亚南，钟秋，
申请(专利权)人：北京航天试验技术研究所，
类型：发明
国别省市：