【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氟离子荧光分析检测，具体涉及一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氟离子作为离子半径最小的阴离子，在生命科学和环境保护等领域起到重要作用。氟离子作为人体内的必要微量元素，对龋齿防治和预防骨质疏松有着重大的意义，然而过量的摄取含氟物质会引起严重的疾病，如尿结石、器官病变、氟骨症等。在环境中无论是使用含氟水冶金灌溉，或使用含氟日常用品(牙膏、电池和空调)，都会使土壤和地下水受到污染。因此，发展具有高灵敏、高选择性的氟离子识别与检测的氟离子探针具有重要的意义。
2、目前所报道的氟离子检测方法主要包括电极法、离子色谱法、氟谱检测、氟试剂比色法和荧光检测等。其中，前四种检测方法往往需要昂贵的专用仪器和繁琐的操作步骤；相比之下，荧光检测因具有成本低、方便快捷等特点而备受关注。现有技术公开的用于检测氟离子的比率型荧光探针，且其能有效避免检测环境的影响；及公开的用于氟离子检测的苯并咪唑基荧光化学传感器及其制备方法，其能够基于荧光强度的降低定量检测氟离子，但其直观辨别性较差；现有技术中也公开了高选择性荧光识别氟离子的传感器，以及裸眼目视比色法直观检测氟离子，能够通过吸收光度法和荧光光度法定量检测氟离子，但其显色剂配位化合物中含有稀土金属，导致其生物毒性较高。本领域技术人员制备了基于1,8-萘酰亚胺的荧光探针(zyp-1)用于氟离子检测，但其氟离子荧光探针不仅制备过程复杂、反应条件苛刻、毒性较大且易造成环境污染。此外，目前所开发的氟离子荧光探针大多只能在紫外灯下激发并发射蓝色荧光，导致
技术实现思路
1、针对上述
技术介绍
中存在的不足，本专利技术主要解决的技术问题：现有技术中公开的氟离子检测剂，直观辨别性较差，采用的显色剂配位化合物中含有稀土金属，会导致其生物毒性较高；同时氟离子检测剂制备过程复杂、反应条件苛刻、毒性较大且易造成环境污染。本专利技术提供一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针及其制备方法和应用。该氟离子检测探针，通过裸眼就可以直观辨别是否存在氟离子，实现氟离子的定性检测；而且其荧光颜色从蓝色变为绿色，能够直观分辨氟离子的同时，通过荧光分光光度计即可实现氟离子的定量分析。
2、本专利技术第一个目的是提供一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，所述氟离子检测探针具有如下结构式：
3、
4、其中，
5、优选的，所述氟离子检测探针是将二元醇与含有吸电子基团的硅烷单体采用酯交换缩聚反应得到羟基封端的超支化聚硅氧烷，然后在其端位接枝硼酸烷基酯，得到硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷。
6、优选的，所述二元醇为1,4-丁二醇、n-甲基二乙醇胺或一缩二乙二醇；
7、所述含有吸电子基团的硅烷单体为乙烯基三乙氧基硅烷或甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷；
8、所述硼酸烷基酯包括硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯或硼酸三丁酯。
9、优选的，所述含有吸电子基团的硅烷单体与二元醇的摩尔比为1:1.5～2。
10、本专利技术第二个目的是提供一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针的制备方法，包括以下步骤：
11、将含有吸电子基团的硅烷单体与二元醇进行均匀混合，进行酯交换缩聚反应，将反应物经后处理，得到羟基封端的超支化聚硅氧烷；
12、将羟基封端的超支化聚硅氧烷与硼酸烷基酯混合，在氮气保护下，于120～150℃，反应3～7h，将反应物经后处理，即得具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针；
13、合成路线如下：
14、
15、其中，
16、优选的，所述经酯交换缩聚反应的条件是，在氮气保护下，反应温度为80～140℃，反应时长为8～12h；
17、其中，将反应物经后处理，包括：将反应物溶于乙醇，，进行透析，旋蒸，真空干燥；
18、优选的，所述羟基封端的超支化聚硅氧烷与硼酸烷基酯是按照超支化聚硅氧烷的羟值和硼酸烷基酯中烷氧基的摩尔比为1:1～1.5进行混合；
19、其中，所述超支化聚硅氧烷的羟值是将羟基封端的超支化聚硅氧烷进行羟值滴定获取的。
20、本专利技术第三个目的是提供一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针在深层组织中细胞成像和检测氟离子中的应用。
21、本专利技术第四个目的是提供一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针在有机相或水相中检测氟离子中的应用。
22、优选的，将所述氟离子检测探针配置成5-20mg/ml稀溶液后，随着氟离子的加入该稀溶液后颜色发生改变，通过裸眼进行定性识别氟离子，且其荧光颜色从蓝色变为绿色，能够直观分辨氟离子的同时，通过荧光分光光度计进行氟离子的定量分析。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
24、本专利技术提供的一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针及其制备方法和应用，该方法以含有吸电子基团的硅烷单体与二元醇为原料通过简单可控的酯交换缩聚法得到羟基封端的超支化聚硅氧烷，然后在其端位接枝硼酸烷基酯，得到硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷。通过调节硼酸烷基酯、二元醇、硅氧烷单体的配比，控制反应参数，能够合成一系列硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷，该合成工艺无需昂贵的催化剂、原料廉价易得、产品的稳定性好，适合大规模生产。
25、本专利技术所合成的硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷对氟离子具有高选择性，其它阴离子仅会微弱地影响其荧光强度，而氟离子的加入不仅其溶液的颜色有明显改变，通过裸眼就可以直观辨别是否存在氟离子，实现氟离子的定性检测；而且其荧光颜色从蓝色变为绿色，能够直观分辨氟离子的同时，通过荧光分光光度计即可实现氟离子的定量分析。
26、本专利技术所合成的硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷，其表面硼元素是一种含有空pz轨道的路易斯酸，同时超支化聚硅氧烷上保留了丰富的吸电子基，其进一步增大了硼元素的缺电子性，导致硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷是良好的电子受体；而氟离子电负性最强，是最强的路易斯碱之一。因此，硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷与氟离子之间存在较强的相互作用，易形成硼氟配位键，从而使聚合物中硼原子的杂化方式从sp2变为sp3，促进其荧光发射颜色发生明显改变。
27、本专利技术所合成的硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷能够发射明亮的红色荧光，能够实现对深层组织成像和氟离子的检测。
28、本专利技术所合成的硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷，可制备成不同的溶液用于水相或有机相中氟离子的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述氟离子检测探针具有如下结构式：
2.根据权利要求1所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述氟离子检测探针是将二元醇与含有吸电子基团的硅烷单体采用酯交换缩聚反应得到羟基封端的超支化聚硅氧烷，然后在其端位接枝硼酸烷基酯，得到硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述二元醇为1,4-丁二醇、N-甲基二乙醇胺或一缩二乙二醇；
4.根据权利要求2所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述含有吸电子基团的硅烷单体与二元醇的摩尔比为1:1.5～2。
5.一种权利要求1～4任一项所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针的制备方法，其特征在于，所述经酯交换缩聚反应的条件是，在氮气保护下，反应温度为80～140℃，反应时长为8～12h；
7.根据权利要求5所述的
8.一种权利要求1～4任一项所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针在深层组织中细胞成像和检测氟离子中的应用。
9.一种权利要求1～4任一项所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针在有机相或水相中检测氟离子中的应用。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于，将所述氟离子检测探针配置成5-20mg/mL稀溶液后，随着氟离子的加入该稀溶液后颜色发生改变，通过裸眼进行定性识别氟离子，且其荧光颜色从蓝色变为绿色，能够直观分辨氟离子的同时，通过荧光分光光度计进行氟离子的定量分析。
...【技术特征摘要】
1.一种具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述氟离子检测探针具有如下结构式：
2.根据权利要求1所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述氟离子检测探针是将二元醇与含有吸电子基团的硅烷单体采用酯交换缩聚反应得到羟基封端的超支化聚硅氧烷，然后在其端位接枝硼酸烷基酯，得到硼酸烷基酯修饰的超支化聚硅氧烷。
3.根据权利要求2所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述二元醇为1,4-丁二醇、n-甲基二乙醇胺或一缩二乙二醇；
4.根据权利要求2所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针，其特征在于，所述含有吸电子基团的硅烷单体与二元醇的摩尔比为1:1.5～2。
5.一种权利要求1～4任一项所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的具有目视和荧光双功能的氟离子检测探针的制备方法...
【专利技术属性】
技术研发人员：颜红侠，何嫣赟，乔玉洁，颜翌峰，吴锐，张业坤，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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