一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用，属于阳离子荧光探针检测技术领域。本发明专利技术提供的丹磺酰类铜离子荧光探针化学结构式如式Ⅰ所示，能与铜离子发生配位导致荧光猝灭，完全能够用于铜离子浓度的检测；本发明专利技术中的探针与铜离子的结合比例为1:1，适用pH范围是6

【技术实现步骤摘要】
一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于阳离子荧光探针检测
，尤其涉及一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]铜离子(Cu
2+
)是人体第三丰富的过渡金属，在细胞生长、离子运输、酶活性等多种生物过程中发挥着重要作用。此外，铜离子在植物生长中发挥着重要作用，广泛存在于土壤和水环境中。异常的铜离子浓度，包括过高或过低，都会对人体健康或环境安全造成危害。中国国标(GB 5749
‑
2006)将饮用水中铜离子的阈值设定为1.0mg/mL即15.7μM，美国环保署(EPA)将阈值设定为20μM。准确测定铜离子浓度对人类健康和环境保护具有重要意义。
[0003]与其他方法相比，荧光法检测铜离子具有很大的优势。荧光探针遇到铜离子之后发生相互作用，荧光探针的发光颜色或发光强度发生明显变化，可以定量检测铜离子的浓度。使用荧光探针进行检测具有灵敏度高、响应快、工艺简单、成本低等优点。目前已经有不少铜离子检测的荧光探针被报道，但大多存在水溶性差、需要有机溶剂、合成繁琐等问题。因此，开发水溶性好、合成简单、选择性好、灵敏度高的铜离子荧光探针具有重要的意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用。本专利技术提供的丹磺酰类铜离子荧光探针化学结构式如式Ⅰ所示，能与铜离子发生配位导致荧光猝灭，完全能够用于铜离子浓度的检测；本专利技术中的探针与铜离子的结合比例为1:1，适用pH范围是6
‑
12；本专利技术中的探针检测铜离子的线性范围是0
‑
25μM，检出限为1.52μM，具有较高的灵敏度；本专利技术中的探针对铜离子具有较高的选择性和很高的响应速度；使用本专利技术中的探针检测出的铜离子浓度和实际加入的铜离子浓度十分接近，相对平均偏差在5％附近或更小，可有效对实际水样中的铜离子浓度进行检测。
[0005]为达上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：
[0006]本专利技术提供了一种丹磺酰类铜离子荧光探针，其化学结构式如式Ⅰ所示：
[0007][0008]本专利技术还提供了一种所述丹磺酰类铜离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤一：将化合物1加入到乙醇中并冷却，然后加入氯化亚砜，接着搅拌、旋蒸得到浓缩液，随后加入乙醚重结晶，得到白色固体化合物2；
[0010]步骤二：取化合物2、三乙胺(TDA)和4
‑
二甲氨基吡啶(DMAP)溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)中并冷却，然后向其中加入丹磺酰氯的二甲基甲酰胺(DMF)溶液并搅拌，接着将反
应液倒入乙酸乙酯中并用水萃取，最后取上层有机相旋蒸，得到绿色固体化合物3；
[0011]步骤三：将化合物3溶于乙醇中，然后加入氢氧化钠水溶液搅拌并旋蒸浓缩，接着加入稀盐酸析出沉淀，最后用乙醇/乙醚重结晶，得到黄色固体化合物4，即所述丹磺酰类铜离子荧光探针；
[0012]所述化合物1的化学结构式如式Ⅱ所示：
[0013][0014]所述化合物2的化学结构式如式Ⅲ所示：
[0015][0016]所述化合物3的化学结构式如式Ⅳ所示：
[0017][0018]优选的，所述步骤一中的冷却温度为
‑
8～
‑
12℃；SOCl2加入方式为缓慢滴加；搅拌方式为先室温下搅拌1～3h，然后回流搅拌7～9h，接着继续室温搅拌9～11h。
[0019]优选的，所述步骤一中的冷却温度为
‑
10℃；搅拌方式为先室温下搅拌2h，然后回流搅拌8h，接着继续室温搅拌10h。
[0020]优选的，所述步骤二中的冷却温度为
‑
8～
‑
12℃；搅拌方式为先低温搅拌，再高温搅拌，其中低温搅拌的温度为
‑
8～
‑
12℃，时间为1.5～2.5h，高温搅拌的温度为50～70℃，时间为35～45h；水萃取的次数为1～4次。
[0021]优选的，所述步骤二中的冷却温度为
‑
10℃；低温搅拌的温度为
‑
10℃，时间为2h；高温搅拌的温度为60℃，时间为40h；水萃取的次数为3次。
[0022]优选的，所述步骤三中的搅拌方式为室温搅拌，搅拌时间为22～26h；稀盐酸的加入方式为缓慢滴加，pH值为2
‑
3。
[0023]优选的，所述步骤三中的搅拌时间为24h。
[0024]优选的，所述制备方法还包括将化合物4的乙醇溶液与氢氧化钠的水溶液混合制备化合物4钠盐的过程。
[0025]本专利技术还提供了一种所述丹磺酰类铜离子荧光探针或所述制备方法在铜离子检测中的应用。
[0026]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0027](1)本专利技术中的探针经过核磁氢谱和质谱表征，能与铜离子发生配位，导致荧光猝灭，利用荧光强度的变化可以检测铜离子的浓度；
[0028](2)本专利技术中的探针分子与铜离子的结合比例为1:1，适用的pH范围是6
‑
12；
[0029](3)本专利技术中的探针分子检测铜离子的线性范围是0
‑
25μM，检出限为1.52μM，低于中国国标和美国环保署规定的最大铜离子浓度，说明该荧光探针浓度具有较高的灵敏度；
[0030](4)本专利技术中的探针分子对铜离子的响应不受其他金属离子的干扰，具有较高的选择性；
[0031](5)本专利技术中的探针分子与铜离子结合后在558nm处的荧光强度迅速降低，1min后强度基本保持不变，这说明本专利技术中的探针对铜离子具有很高的响应速度，具备快速响应铜离子的能力；
[0032](6)使用本专利技术中的探针分子检测出的铜离子浓度和实际加入的铜离子浓度十分接近，相对平均偏差在5％附近或更小，说明本专利技术中的荧光探针可有效对实际水样中的铜离子浓度进行检测。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例1中探针分子在重水中的核磁氢谱图(600M，D2O)；
[0034]图2为本专利技术实施例2中在HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)中，探针分子(40μM)在加入铜离子(40μM)前后荧光强度的变化(激发波长：337nm)；
[0035]图3为本专利技术实施例2中在HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)中，当探针分子与铜离子的总浓度为40μM时改变比例时荧光强度的曲线图，其中：I0为不加铜离子时558nm处的荧光强度，I是不同比例时的荧光强度，x
Cu
为铜离子所占的摩尔比；
[0036]图4为本专利技术实施例2中不同pH时，探针分子(40μM)溶液在加入铜离子(40μM)前后的最大发射强度变化曲线图；
[0037]图5为本专利技术实施例3中含不同浓度铜离子时，探针分子(40μM)在558nm处的荧光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种丹磺酰类铜离子荧光探针，其特征在于，其化学结构式如式Ⅰ所示：2.权利要求1所述的丹磺酰类铜离子荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将化合物1加入到乙醇中并冷却，然后加入氯化亚砜，接着搅拌、旋蒸得到浓缩液，随后加入乙醚重结晶，得到白色固体化合物2；步骤二：取化合物2、三乙胺(TDA)和4
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二甲氨基吡啶(DMAP)溶于N,N
‑
二甲基甲酰胺(DMF)中并冷却，然后向其中加入丹磺酰氯的二甲基甲酰胺(DMF)溶液并搅拌，接着将反应液倒入乙酸乙酯中并用水萃取，最后取上层有机相旋蒸，得到绿色固体化合物3；步骤三：将化合物3溶于乙醇中，然后加入氢氧化钠水溶液搅拌并旋蒸浓缩，接着加入稀盐酸析出沉淀，最后用乙醇/乙醚重结晶，得到黄色固体化合物4，即所述丹磺酰类铜离子荧光探针；所述化合物1的化学结构式如式Ⅱ所示：所述化合物2的化学结构式如式Ⅲ所示：所述化合物3的化学结构式如式Ⅳ所示：3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的冷却温度为
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8～
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12℃；SOCl2加入方式为缓慢滴加；搅拌方式为先室温下搅拌1～3h，然后回流搅拌7～9h，接着继续室温搅拌9～11h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的冷却温度为
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵莉，宋健，刘玉，徐宝财，王策，刘畅瑶，王楠，
申请(专利权)人：北京工商大学，
类型：发明
国别省市：