CN103849377A - 一种基于罗丹明b的荧光传感器、制备及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于罗丹明B的荧光传感器、制备及其应用。本发明利用2-(2-aminoethyl)-3',6'-bis(diethyl-amino)spiro[isoindoline-1,9'-xanthen]-3-one（A）和4-(1,4,7,10-tetraoxa-13-azacycl-opentadecan-13-yl)-4-oxobutanoicacid（B）为前体，合成一种荧光传感器（C）。通过紫外可见光谱和荧光光谱分析，在加入NaCl,LiCl·H2O,KCl,NiCl,CuCl,AgNO3,SnCl2·2H2O,Ba(NO3)2,MnCl2·4H2O,ZnCl2,MgCl2·6H2O,CaCl2,CdCl2·2.5H2O,CuCl2·2H2O,FeCl2·4H2O,PbCl2,CoCl2·6H2O,HgCl2,Pd(C2H3O2)2,RhCl3·H2O,IrCl3,AlCl3,FeCl3·6H2O,CrCl3·6H2O等不同重金属离子后，发现该传感器只对铁离子有响应，因而可以用作专一性检测铁离子的荧光传感器。该传感器具有灵敏度高、操作简单、专一性好等优点，在一些疾病诊断中具有重要的潜在意义。

Description

一种基于罗丹明B的荧光传感器、制备及其应用
技术领域
本发明属于荧光传感器制备技术领域，具体涉及一种基于罗丹明B的荧光传感器、制备及其应用。 
背景技术
铁是人体必要的微量元素之一，在生物代谢过程中Fe3+扮演着不可代替的角色。据相关文献报道，人体中Fe3+含量过高可引发癌症，并且可以导致心脏、肝脏等器官功能损伤。因此，迫切需要找到一种简便、快速地检测生物体中Fe3+的方法。目前，广泛应用比色法和吸光光度法来检测铁。但这些方法存在灵敏度低、稳定性差等缺点。 
基于罗丹明B的荧光传感器具有高吸收系数、高量子产率、吸收波长范围广等优势，因此基于罗丹明B的化学传感器成为科学家们的研究热点。BamaprasadBag在（Org.Biomol.Chem.2012，10,2733）中报道了一种基于罗丹明的检测铁和汞离子的传感器，所报道的传感器结构简单，但能够同时检测铁和汞两种离子不能证明只含有铁或者汞离子，没有很好的专一性，从而不能得到广泛的应用。 
发明内容
本发明的目的在于提供了一种基于罗丹明B的荧光传感器、制备及其应用。 
实现本发明目的的技术解决方案为： 
一种基于罗丹明B的荧光传感器，具有以下结构式： 
Figure BDA0000480969460000011
一种基于罗丹明B的荧光传感器的制备方法，所述方法包括如下步骤： 
将化合物B溶解在二氯甲烷中，依次加入二环己基碳二亚胺，1-羟基苯并三唑，N,N-二异丙基乙胺，在室温下搅拌至完全溶解，然后加入化合物A，继续在室温下搅拌，直至反应完全，纯化后得到一种红色固体，即为目标产物； 
其中，所述化合物A的结构式为： 
Figure BDA0000480969460000021
所述化合物B的结构式为： 
Figure BDA0000480969460000022
其中，化合物A、化合物B、二环己基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为2:1:3:2:2。室温下搅拌，12小时后完全反应。 
所述基于罗丹明B的荧光传感器用于检测铁离子。 
其可能的机理如下： 
Figure BDA0000480969460000023
当向化合物C溶液中加入三氯化铁溶液后，罗丹明上的杂环发生开环反应，铁离子与冠醚上四个氧原子和链上的两个氧原子配位，络合铁离子后，荧光明显变强，从而可以检测铁离子。 
本发明与现有技术相比，其显著优点是：（1）合成出了一种新的基于罗丹明B的荧光传感器，所述传感器为罗丹明B的衍生物；（2）所述基于罗丹明B的荧光传感器合成方法简单，反应条件温和；（3）所述基于罗丹明B的荧光传感器可专一性检测铁离子， 对铁离子检测的专一性强，灵敏度高；（4）所述基于罗丹明B的荧光传感器吸收系数高、量子产率高、吸收波长范围广。 
附图说明
图1是本发明基于罗丹明B的荧光传感器的核磁共振氢谱图（CDCl3）。 
图2是本发明基于罗丹明B的荧光传感器的核磁共振碳谱图（CDCl3）。 
图3是本发明基于罗丹明B的荧光传感器的高分辨率质谱图(CDCl3)。 
图4是本发明基于罗丹明B的荧光传感器对不同离子溶液的紫外可见吸收光谱图。其中横坐标为波长，单位：nm；纵坐标为吸收值。 
图5是本发明基于罗丹明B的荧光传感器对不同离子溶液的荧光光谱图，其中横坐标为波长，单位：nm；纵坐标为荧光值。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细描述。 
实施例1 
一种基于罗丹明B的荧光传感器，其结构式如下： 
Figure BDA0000480969460000031
上述荧光传感器的制备方法如下： 
Figure BDA0000480969460000032
按照RSCAdv.,2014,4,2563中报道的方法合成化合物A，Bioorg.Med.Chem.2005,13,3673中报道的方法合成化合物B。然后将0.22mmol化合物B溶解在5mL二氯甲烷中，依次加入二环己基碳二亚胺0.66mmo，1-羟基苯并三唑0.44mmol，N,N-二异丙基乙胺0.44mmol，在室温下搅拌至完全溶解，然后加入化合物A0.44mmol，继续在室温下搅拌12小时，直至反应完全。纯化后得到一种红色固体，即为化合物C，目标产物基于罗丹明B的荧光传感器，产率约为47%。 
表征结果如下：1HNMR(500MHz,CDCl3,298K),δ7.93–7.85(m,1H),7.48–7.41(m,2H),7.14–7.02(m,1H),6.82(s,1H),6.42(t,J=8.4Hz,2H),6.36(t,J=11.1Hz,2H),6.28(dd,J=8.9,2.3Hz,2H),3.77(t,J=6.7Hz,2H),3.68–3.40(m,17H),3.37–3.29(m,8H),3.29–3.25(m,2H),3.01(d,J=4.9Hz,3H),2.63(t,J=6.9Hz,2H),2.41(t,J=6.9Hz,2H),1.16(t,J=7.0Hz,12H)。（如图1所示） 
13CNMR(126MHz,CDCl3,298K)δ172.61,172.48,169.65,153.71,153.22,149.73,148.82,141.33,132.76,130.41,128.48,128.15,126.37,125.50,123.84,122.83,117.71,110.84,108.30,106.46,104.82,97.82,77.34,77.08,76.83,71.33,70.55,70.22,69.97,69.51,69.28,65.56,50.32,49.39,44.3,40.03,39.88,38.18,31.31,29.66,28.62,22.67,19,72,19.12,14.61,14.11,12.55。（如图2所示） 
ESI-HRMS(m/s):Calculatedfor[M+Na]+C44H59N5O8Na808.4261,HRMSfound808.4275。（如图3所示） 
上述荧光传感器可专一性检测铁离子，方法如下： 
一、母液的配制 
配制800mL甲醇-水混合溶液（1：1，V:V），用HCl溶液和NaOH溶液调节pH至7.4；用上述甲醇-水混合溶液配制及上述重金属离子；将上述配置好的1mol/L各种金属离子稀释至100μmol/L；取3mL稀释过的各种金属离子溶液，分别装入5mL离心管中，然后向每个离心管中加入60μL的1mol/L本荧光传感器，用来进行紫外检测和荧光检测。 
二、对不同重金属离子的紫外可见吸收性能测试 
将制备的荧光传感器稀释成20μmol/L，甲醇-水混合溶液（1：1，V:V，pH7.4）取3mL置于液体池中，检测其初始吸收值。 
分别将配制好的荧光传感器和NaCl,LiCl·H2O,KCl,NiCl,CuCl,AgNO3,SnCl2·2H2O,Ba(NO3)2,MnCl2·4H2O,ZnCl2,MgCl2·6H2O,CaCl2,CdCl2·2.5H2O,CuCl2·2H2O,FeCl2·4H2O,PbCl2,CoCl2·6H2O,HgCl2,Pd(C2H3O2)2,RhCl3·H2O,IrCl3,AlCl3,FeCl3·6H2O,CrCl3·6H2O等离子的混合溶液置于液体池中，进行紫外检测，观察紫外吸收谱图变化并记录。发现加入FeCl3·6H2O后，吸收值明显增加，说明可以专一性检测铁离子。（如图4所示） 
三、对不同重金属离子的荧光性能测试 
将制备的荧光传感器稀释成20μmol/L，甲醇-水混合溶液（1：1，V:V，pH7.4）取 3mL置于液体池中，检测其初始荧光值。 
分别将配制好的荧光传感器和NaCl,LiCl·H2O,KCl,NiCl,CuCl,AgNO3,SnCl2·2H2O,Ba(NO3)2,MnCl2·4H2O,ZnCl2,MgCl2·6H2O,CaCl2,CdCl2·2.5H2O,CuCl2·2H2O,FeCl2·4H2O,PbCl2,CoCl2·6H2O,HgCl2,Pd(C2H3O2)2,RhCl3·H2O,IrCl3,AlCl3,FeCl3·6H2O,CrCl3·6H2O等离子的混合溶液置于液体池中，进行荧光检测，观察荧光值变化并记录。发现加入FeCl3·6H2O后，荧光值明显增加，进一步说明可以专一性检测铁离子。（如图5所示） 。

Claims (5)

1.一种基于罗丹明B的荧光传感器，其特征在于具有以下结构式：
2.一种基于罗丹明B的荧光传感器的制备方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：将化合物B溶解在溶剂中，依次加入二环己基碳二亚胺，1-羟基苯并三唑，N,N-二异丙基乙胺，在室温下搅拌至完全溶解，然后加入化合物A，继续在室温下搅拌，直至反应完全，纯化后得到目标产物；
其中，所述化合物A的结构式为：
Figure FDA0000480969450000012
所述化合物B的结构式为：
Figure FDA0000480969450000013
3.根据权利要求2所述基于罗丹明B的荧光传感器的制备方法，其特征在于：化合物A、化合物B、二环己基碳二亚胺、1-羟基苯并三唑、N,N-二异丙基乙胺的摩尔比为2:1:3:2:2。
4.根据权利要求2所述的基于罗丹明B的荧光传感器制备方法，其特征在于：室温下搅拌，12小时后完全反应。
5.一种基于罗丹明B的荧光传感器的应用，其特征在于：将权利要求1中所述的基于罗丹明B的荧光传感器用于检测铁离子。
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