CN104316504A - 一种荧光探针的制备及其对Al3+、Co2+离子的快速检测方法 - Google Patents

Abstract

一种荧光探针的制备及其对Al³⁺、Co²⁺离子的快速检测方法，它由下述步骤组成：步骤一：将8-羟基-久洛利定-9-甲醛溶解于无水乙醇中，加入异烟肼，微波加热回流15-30分钟，旋蒸至溶液体积，冷却，放入冰箱冷却2-3h，过滤既得黄色针状探针分子HL；步骤二：将步骤一中得到的探针(HL)溶解于无水乙醇中，分装到螺口瓶中，既得10^-3-10^-5M的定性测试Al³⁺试液和定性定量检测Co²⁺的试液；步骤三：将步骤一中得到的探针(HL)溶解于无水乙醇中，将滤纸裁剪成长：3cm,宽:1cm的纸片，将其放入含探针的无水乙醇溶液中，浸泡3-6小时，取出，风干既得可定性定量检测Co²⁺的试纸。

Description

一种荧光探针的制备及其对Al3+、Co2+离子的快速检测方法

技术领域

本发明涉及一种荧光探针的制备及其对Al³⁺、Co²⁺离子的快速检测方法，属于化学合成与环境分析学科交叉技术领域。 

背景技术

Al³⁺、Co²⁺超标是健康杀手,其在环境水体、药物及食品中超标会对人体造成健康危害。如：Al³⁺具有聚集性，一经吸收后会进入体内大部分器官，主要大量积聚于骨骼，对大脑和肾脏也有损害，此外，铝超标对儿童的影响更大，不仅影响儿童骨骼的生长，还会引起婴幼儿的神经发育受损导致智力发育障碍。Co²⁺对人体代谢, 在血红蛋白的合成中有重要的生物学意义，天然水中Co²⁺含量很低, 一般小于1 /L, 这样的浓度对人体和动植物都不会产生毒害作用;但工业废水中Co²⁺含量常超过0.l mg/L , 对农作物产生毒害作用。因而，开发对这两种金属离子的检测方法具有十分重要的研究意义和价值。 

目前对Al³⁺、Co²⁺的检测方法主要有分光光度法、极谱法、化学发光法、原子吸收光谱法、高效液相色谱法(HPLC)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)与电感耦合等离子体质谱法(ICP -MS)等。这些方法存在着诸如仪器昂贵、样品制复杂、检测步骤繁琐等需克服的问题，更为重要的是这些仪器昂贵且其重量和体积大不利于搬运到环境现场，无法实现检测人员在第一现场进行快速、定性定量检测。 

目前已有文献报道了一些有关对Al³⁺或Co²⁺进行定性定量检测的荧光探针(参见：(a) A.Banerjee,et al. Analyst,2012,137, 2166;(b) D. Karak, et al. Anal. Methods, 2012,4,1906.(c) V.D. Suryawanshi, et al. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2013, 114, 681–686.(d) A. K. Mahapatra et al. Tetra -hedron Letters,2013, 54,1164–1168)。但这些报道的探针具有制备复杂(成本高)、水溶性差(难于应用于水体环境检测)、功能单一等仍需改进的地方。此外，这些探针对Al³⁺或Co²⁺的检测仍需借助大型仪器方能完成，对于环境现场的Al³⁺或Co²⁺应急检测无法实现。因此，发展同一探针分子具有制备简单、携带方便、实时快速地实用于实际水体环境的应急检测的双功能荧光探针十分重要。 

为发展一种经济实用、方便携带的双功能定性定量检测Al³⁺、Co²⁺的探针。我们一步设计合成了一个新的具有同时检测Al³⁺、Co²⁺的探针，将其制备成滤纸和溶液，具有轻便携带到环境现场的快速定性定量检测Al³⁺、Co²⁺的双重功能。 

发明内容

本发明提供了一种荧光检测Al³⁺、Co²⁺离子的双功能荧光探针及其合成方法和对Al³⁺、Co²⁺离子的快速检测方法。该荧光探针在水中对Al³⁺、Co²⁺离子具有特异选择性和灵敏度。与Al³⁺离子结合后在紫外灯照射下即可见其溶液显黄色；与Co²⁺离子结合后通过肉眼即可观察到溶液颜色由浅黄色变为酒红色，检测限达10^-5M。检测Al³⁺仅需借助紫外灯即可，而检测Co²⁺离子不需要借助仪器，即可以进行现场实时、快速直接的定性定量检测。可将此荧光探针制备成Al³⁺、Co²⁺离子检测试液、试纸和检测试剂盒。 

探针的制备方法，由下述步骤组成： 

步骤一：将0.1-100 mol的8-羟基-久洛利定-9-甲醛溶解于10-20 mL无水乙醇中，加入0.1-100 mol异烟肼，微波加热回流15-30分钟，旋蒸至溶液体积2-5 mL，冷却，放入冰箱冷却2-3 h，过滤既得黄色针状探针分子HL；

反应方程式为：

；

步骤二：将步骤一中得到的探针(HL)0.336g溶解于1-1000L无水乙醇中，分装到螺口瓶中，既得10^-3-10^-5M的定性测试Al³⁺试液和定性检测Co²⁺的试液；

步骤三：将步骤一中得到的探针(HL)0.1-1.0g溶解于10-50 mL无水乙醇中，将滤纸裁剪成长：3 cm，宽：1cm的纸片，将其放入含探针的无水乙醇溶液中，浸泡3-6 小时，取出，风干既得可定性定量检测Co²⁺的试纸。

Al³⁺、Co²⁺离子的快速检测方法，由下述步骤组成： 

步骤一：所述探针的制备方法中步骤一的探针由于在乙醇中溶解度大，故需先浓缩母液，再放入冰箱中结晶而得；

步骤二：所述探针的制备方法中步骤二检测试液的制备成浓度10^-3M到10^-5M；

步骤三：所合成探针对金属离子的选择性实验，可以将等摩尔量的探针和各种金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Cd²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Ag⁺，Pb²⁺，La³⁺, Fe³⁺，Al³⁺，Ba²⁺和Cu²⁺混合后，将各自溶液于裸眼下即可分别出其对Co²⁺离子的选择性识别，在紫外灯照射下即可对AL³⁺离子的选择性识别，且不受阴阳离子的干扰影响。

附图说明

图1为本发明合成的探针的单晶衍射分子结构图。 

图2为本发明合成的探针的核磁共振氢谱图。 

图3为本发明合成的探针的核磁共振碳谱图。 

图4为本发明合成的探针特异选择识别Al³⁺的荧光光谱图。 

图5为本发明合成的探针选择性识别Co²⁺的紫外可见光谱图。 

图6为本发明合成的探针选择性识别Co²⁺受常见金属离子干扰情况。 

图7为本发明合成的探针选择性识别Co²⁺受常见阴离子离子干扰情况。 

具体实施方式

一种荧光探针的制备，由下述步骤组成： 

步骤一：将0.1-100 mol的8-羟基-久洛利定-9-甲醛溶解于10-20 mL无水乙醇中，加入0.1-100 mol异烟肼，微波加热回流15-30分钟，旋蒸至溶液体积2-5 mL，冷却，放入冰箱冷却2-3 h，过滤既得黄色针状探针分子HL；

反应方程式为：

；

步骤二：将步骤一中得到的探针(HL)0.336g溶解于1-10000L无水乙醇中，分装到螺口瓶中，既得10^-3-10^-6M的定性测试Al³⁺试液和定性定量检测Co²⁺的试液；

步骤三：将步骤一中得到的探针(HL)0.1-1.0g溶解于10-50 mL无水乙醇中，将滤纸裁剪成长：3 cm，宽：1cm的纸片，将其放入含探针的无水乙醇溶液中，浸泡3-6 小时，取出，风干既得可定性定量检测Co²⁺的试纸。

探针分子结构中富氮、氧的具两个以上结合位点。 

探针分子结构中富氮结构，使其水溶性增加，故本探针仅需1-2 mL乙醇溶解后即可应用于水体环境，对环境二次污染小。 

探针分子结构中以久洛利定的共轭刚性结构为荧光信号报告基团。 

一种荧光探针对Al³⁺、Co²⁺离子的快速检测方法，由下述步骤组成： 

步骤一：所述探针的制备方法中步骤一的探针由于在乙醇中溶解度大，故需先浓缩母液，再放入冰箱中结晶而得；

步骤二：所述探针的制备方法中步骤二检测试液的制备成浓度10^-3M到10^-5M；

步骤三：所合成探针对金属离子的选择性实验，可以将等摩尔量的探针和各种金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Cd²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Ag⁺，Pb²⁺，La³⁺, Fe³⁺，Al³⁺，Ba²⁺和Cu²⁺混合后，将各自溶液于裸眼下即可分别出其对Co²⁺离子的选择性识别，在紫外灯照射下即可对AL³⁺离子的选择性识别，且不受阴阳离子的干扰影响。

将其用于水体环境中铝离子、钴离子的快速检测。 

能于该探针形成Al³⁺、Co²⁺检测试液、试纸和检测试剂盒。 

特别适用于环境现场Al³⁺、Co²⁺离子的应急检测。 

Claims (5)

1.一种荧光探针的制备，其特征在于：它由下述步骤组成：

步骤一：将0.1-100 mol的8-羟基-久洛利定-9-甲醛溶解于10-20 mL无水乙醇中，加入0.1-100 mol异烟肼，微波加热回流15-30分钟，旋蒸至溶液体积2-5 mL，冷却，放入冰箱冷却2-3 h，过滤既得黄色针状探针分子HL；

反应方程式为：

；

步骤二：将步骤一中得到的探针(HL)0.336g溶解于1-1000L无水乙醇中，分装到螺口瓶中，既得10^-3-10^-5M的定性测试Al³⁺试液和定性定量检测Co²⁺的试液；

步骤三：将步骤一中得到的探针(HL)0.1-1.0g溶解于10-50 mL无水乙醇中，将滤纸裁剪成长：3 cm,宽:1cm的纸片，将其放入含探针的无水乙醇溶液中，浸泡3-6 小时，取出，风干既得可定性定量检测Co²⁺的试纸。

2.根据权利要求1所述荧光探针的制备，其特征在于：所述探针分子结构中富氮、氧的具两个以上结合位点。

3.根据权利要求1所述荧光探针的制备，其特征在于：所述探针分子结构中富氮结构，使其水溶性增加，故本探针仅需1-2 mL乙醇溶解后即可应用于水体环境。

4.根据权利要求1所述荧光探针的制备，其特征在于：所述探针分子结构中以久洛利定的共轭刚性结构为荧光信号报告基团。

5.一种荧光探针对Al³⁺、Co²⁺离子的快速检测方法，其特征在于：它由下述步骤组成：

步骤一：所述探针的制备方法中步骤一的探针由于在乙醇中溶解度大，故需先浓缩母液，再放入冰箱中结晶而得；

步骤二：所述探针的制备方法中步骤二检测试液的制备成浓度10^-3M到10^-5M；

步骤三：所合成探针对金属离子的选择性实验，可以将等摩尔量的探针和各种金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Mn²⁺，Cd²⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Ag⁺，Pb²⁺，La³⁺, Fe³⁺，Al³⁺，Ba²⁺和Cu²⁺混合后，将各自溶液于裸眼下即可分别出其对Co²⁺离子的选择性识别，在紫外灯照射下即可对AL³⁺离子的选择性识别，且不受阴阳离子的干扰影响。