CN104122216A - 一种铜离子光谱探针及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铜离子光谱探针及其合成方法和应用。铜离子光谱探针合成方法：由5-R-水杨醛与荧光素酰肼反应得到本发明的探针。该探针与铜离子有很好的络合作用，使光谱吸收增强。铜离子存在时，可以裸眼观察到溶液颜色迅速从无色变为黄色，且紫外可见吸收光谱上在495nm处出现一新的吸收峰。该探针与铜离子的化学计量比为1:1，其他常见金属离子对铜离子的测定无任何干扰。本发明具有易于合成、操作简单、对环境污染小、易生产等优点，且对铜离子有很高的选择性和灵敏度。因此，本发明的探针可简单、灵敏、快速地检测铜离子，在生物体系和环境监测中具有实用价值。

Description

一种铜离子光谱探针及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及光谱探针，具体属于一种铜离子光谱探针及其制备方法和应用。

背景技术

作为人体不可或缺的微量元素之一，铜离子有助于生物体中血红蛋白的合成以及多种金属酶活性的保持。细胞中铜离子含量的改变会引起许多严重的疾病，如：肝豆状核变性疾病、阿尔茨海默病、肌肉萎缩症、朊毒疾病等。另外，土壤或水中铜离子浓度的超标易造成环境污染并危及人类健康。设计一种合成简单、灵敏、快速、准确地对铜离子检测的光谱探针对生物体系和环境领域具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种易于合成、操作简单、选择性和灵敏度都很高的铜离子光谱探针。

本发明的另一目的在于提供一种过程简单、快速、结果准确的检测铜离子的方法。

本发明提供的一种铜离子光谱探针，化学结构式为：

其中R为卤素原子。

上述探针的制备方法，包括下述步骤：

用无水乙醇将荧光素酰肼溶解，然后向其中滴加无水乙醇溶解的5-R-水杨醛溶液，搅拌回流，冷却，过滤，收集母液使其慢慢挥发，析出单晶，过滤收集的沉淀进行重结晶后得到固体粉末。所述的5-R-水杨醛与荧光素酰肼的化学计量比为1:1。

本发明合成路线为：

本发明提供的一种检测铜离子的方法，包括如下步骤：

(1)配制pH＝9.0的PBS缓冲液，1mmol·L^-1的上述光谱探针乙醇溶液；

(2)将PBS缓冲液和光谱探针乙醇溶液按体积比100:1加到干净的紫外比色皿中，置于Uv-vis光度仪上扫描溶液的吸收峰，加入铜离子的待测液后，在Uv-vis光谱上495nm出现新的吸收峰，随着待测铜离子溶液体积的不断加入，吸收峰不断升高，当吸收峰不再升高时，停止加样，此时加入待测样的体积为V_待测；

(3)按V_探针×1×10^-3/V_待测即可计算出待测铜离子的浓度(mol·L^-1)。

与现有技术相比本发明的优点：本发明的铜离子光谱探针合成方法简单，易于生产；与铜离子络合作用很强，对铜离子选择性好，响应快，灵敏度高；检测铜离子的过程简单、快速、结果准确。

附图说明

图1实施例1CSFH的单晶衍射结构图。

图2实施例2CSFH与各种常见金属离子作用的紫外可见吸收图。

图3实施例3CSFH与铜离子反应的抗干扰试验的紫外可见吸收柱状图。

图4实施例4CSFH检测铜离子的紫外可见吸收图。

具体实施方式

以5-氯水杨醛荧光素酰腙(CSFH)为例具体实施

实施例1：CSFH的具体合成步骤及单晶培养如下：

用15mL无水乙醇将0.5mmol荧光素酰肼溶解在反应器中，再加入10mL无水乙醇溶解的0.5mmol5-Cl-水杨醛溶液，搅拌回流2h，冷却，过滤，收集滤液使其慢慢挥发析出浅黄色单晶，过滤收集的沉淀进行重结晶后得CSFH固体粉末，产率为70％。

CSFH的表征：Melting point:>270℃。Elemental analysis(calcd.％)：C,66.87；H,3.51；N,5.78；O,16.51；Cl,7.33；found：C,65.86；H,3.91；N,5.41；O,16.99；Cl,7.50。¹H NMR(300MHz，25℃,DMSO-d₆):δ10.412(s,1H)，9.937(bs,2H)，9.079(s,N＝C-H,1H),7.914(m,1H),7.617(t,2H),7.375(d,1H),7.202(d,1H),7.133(d,1H),6.780(d,1H),6.642(bs,2H),6.478(d,4H)。Crystal data for C₂₇H₁₇N₂O₅Cl：crystal size：0.35×0.33×0.32，monoclinic,spacegroupC2/c.β＝98.71°,Z＝8,T＝296K,θ_max＝25.05°,13448reflections measured,4640unique(R_int＝0.0519).Final residual for349parameters and 4604reflections with I>2σ(I):R₁＝0.0854,wR₂＝0.2191 and GOF＝1.009。单晶衍射结构图见图1。

实施例2：CSFH对铜离子的选择性识别

将PBS(pH＝9)缓冲溶液与1mmol·L^-1CSFH乙醇溶液按100:1分别加到18个干净紫外比色皿中，其中一个为空白，另外的分别加入1倍当量的Ca²⁺，Mg²⁺，Al³⁺，Ba²⁺，Fe²⁺，Hg²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Cr³⁺，Cd²⁺，Pb²⁺，Cr⁶⁺，Cu²⁺，Ag⁺和Zn²⁺后，分别测定其吸收光谱，如图2所示，CSFH对铜离子有独特的选择性。

实施例3：其他常见金属离子对检测铜离子的干扰试验

将PBS(pH＝9)缓冲溶液与1mmol·L^-1CSFH乙醇溶液按100:1分别加到17个干净紫外比色皿中，每个都加入1倍当量的Cu²⁺，然后分别加入3倍当量的其他金属离子Ca²⁺，Mg²⁺，Al³⁺，Ba²⁺，Fe²⁺，Hg²⁺，Fe³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Cr³⁺，Cd²⁺，Pb²⁺，Cr⁶⁺，Ag⁺和Zn²⁺后，分别测定495nm处的吸光度值，设单独铜离子存在时的溶液的吸光度值为A₀，铜离子与其他常见金属离子共存的溶液的吸光度值为A_x，以A_x/A₀为纵坐标绘制不同金属离子对应的紫外吸收的柱状图，如图3所示。其他常见金属离子对测定铜离子的体系无任何干扰。

实施例4：CSFH与铜离子反应化学计量比的实验

取3mLPBS(pH＝9)缓冲溶液与45mL 1mmol·L^-1CSFH乙醇溶液加到干净紫外比色皿中，扫描其吸收光谱，发现400-600nm没有吸收，逐渐加入不同体积的2mmol·L^-1铜离子溶液后，分别测定其吸收光谱，如图4所示，当有铜离子溶液加入时，495nm处出现新的吸收峰，并且随着铜离子体积的增加，吸收峰显著升高，当铜离子体积加到22.5mL时，吸收峰不再升高，说明CSFH与Cu²⁺已完全反应，计算得二者的化学计量比为1:1。

实施例5：对待测铜离子浓度的检测

取3mLPBS(pH＝9)缓冲液和30mL1mmol·L^-1CSFH乙醇溶液加到干净的紫外比色皿中，用微量进样器不断将待测的铜离子溶液加入到比色皿中，同时在Uv-vis光度仪上扫描其吸收光谱，当吸收峰不再升高时，停止加样，此时加入待测样的体积为15mL；按30×1×10^-3/15即可计算出待测铜离子的浓度为2mmol·L^-1。

Claims (3)

1.一种铜离子光谱探针，其特征在于，结构式为：

其中R为卤素原子。

2.如权利要求1所述的一种铜离子光谱探针的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：用无水乙醇将荧光素酰肼溶解，然后向其中滴加无水乙醇溶解的5-R-水杨醛溶液，搅拌回流，冷却，过滤，收集母液使其慢慢挥发，析出单晶，过滤收集的沉淀进行重结晶后得到固体粉末；所述的5-R-水杨醛与荧光素酰肼的化学计量比为1:1。

3.一种检测铜离子的方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)配制pH＝9.0的PBS缓冲液，1mmol·L^-1的如权利要求1所述的光谱探针乙醇溶液；

(2)将PBS缓冲液和光谱探针乙醇溶液按体积比100:1加到干净的紫外比色皿中，置于Uv-vis光度仪上扫描溶液的吸收峰，加入铜离子的待测液后，在Uv-vis光谱上495nm出现新的吸收峰，随着待测铜离子溶液体积的不断加入，吸收峰不断升高，当吸收峰不再升高时，停止加样，此时加入待测样的体积为V_待测；

(3)按V_探针×1×10^-3/V_待测即可计算出待测铜离子的浓度(mol·L^-1)。