CN104710975B - 金离子探针及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种金离子荧光探针及其制备方法和应用，本发明的探针该荧光探针具有高选择性和高灵敏度，可用于检测金离子。本发明的金离子荧光探针，其为如式Ⅰ所示的4,5-二联氨吡啶基荧光素衍生物，其制备方法包括以下步骤：将4,5-荧光素双醛和肼基吡啶在乙醇溶液中反应，生成的二联氨吡啶基荧光素衍生物即为金离子荧光探针。

Description

金离子探针及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种金离子荧光探针及其制备方法和应用。

背景技术

金作为一种贵重金属，在有历史记载之前就在人类生活中扮演者重要的角色。由于其独特的物理和化学性能现在已经被广泛应用于电子材料、催化剂、医药、传感器等各个领域。例如，金离子作为催化剂已经成功应用于碳碳三键的活化，金络合物药物被常用于风湿性关节炎、结核病、肿瘤等疾病的治疗。最近几年来，基于金纳米粒子的比色和荧光传感器也被大量报道。虽然应用广泛，但是金离子本身的毒性也无法忽视。研究表明，金离子可以与DNA结合且导致DNA链的断裂，在生物体内富集会产生对肝脏、肾脏以及神经系统的损害。因此，急需开发出有效监测环境及生物样本中的金离子的方法。目前，除了使用荧光探针法，用于检测金离子的方法还有离子质谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法和电化学方法等。但是这些方法大多分析时间长，所需要的仪器价格昂贵且不易于操作。荧光探针方法的检测反应迅速，选择性高，灵敏度高，操作简便，适用于高通量筛选应用，并能很快的在定性和定量上得到目标物质的真实信息。所以开发出高效检测金离子的荧光探针具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的问题，提供一种金离子探针，该荧光探针具有高选择性和高灵敏度，可用于检测金离子，本发明还提供该荧光探针的制备方法以及该探针在金离子检测中的应用。

本发明的技术构思如下：经研究发现，该基于荧光素的衍生物探针可选择性与金离子反应并产生强烈荧光，且在0-60μM金离子浓度范围内所产生的荧光强度与金离子浓度线性相关。本发明首次制备了4,5-二联氨吡啶基荧光素衍生物并首次将其用于金离子的选择性检测，从而解决上述技术问题。

本发明解决其技术问题的技术方案如下：

本发明的金离子荧光探针，其为如式Ⅰ所示的4,5-二联氨吡啶基荧光素衍生物：

本发明上述的金离子荧光探针的制备方法，其包括以下步骤：将4,5-荧光素双醛和肼基吡啶在乙醇溶液中反应，生成的二联氨吡啶基荧光素衍生物即为金离子荧光探针。优选地，所述的4,5-荧光素双醛和肼基吡啶按照摩尔比例1:0.5-1:10。

本发明的上述制备方法，其进一步的技术方案是反应具体过程为：向4,5-荧光素双醛的乙醇溶液中缓慢滴入用甲醇溶解的肼基吡啶溶液，然后在氮气保护、室温条件下搅拌12小时或12小时以上。优选地，所述的甲醇的用量要小于乙醇用量的1/8；反应后进行纯化：产品为沉淀，在反应溶剂中析出，收集产品烘干得粗品，然后用正戊烷洗涤即得金离子荧光探针。

本发明上述的金离子荧光探针在检测金离子含量中的应用。进一步的技术方案是用于环境中金离子含量的检测或生物样本中金离子荧光显影及含量检测。

本发明的有益效果如下：

1)本发明荧光探针在pH＝7.4的缓冲溶液中呈粉红色且无荧光，与金离子反应后显示黄色并且发出强烈的绿色荧光。

2)采用本发明荧光探针后，检测灵敏度高，对金离子的检测限可达到10^-8M。

3)本发明荧光探针仅与金离子发生荧光反应，对其它包括Zn²⁺,Li²⁺,Cs²⁺,Fe²⁺,Co^{2 +},Ag⁺,Cd²⁺,Ni²⁺,Fe³⁺,K⁺,Pb²⁺,Au⁺,Cu²⁺,Na⁺,Mg²⁺,Ca²⁺,Cr³⁺,Hg²⁺,Al³⁺,Zr⁴⁺,Mn²⁺,NH₄ ⁺等在内的离子均无反应，具有很好的选择性和特异性。此外，检测性能能耐受较大的pH变化范围并且具有适宜的荧光发射波长(523nm)。

4)本发明荧光探针制备工艺简单易行，易于规模化生产。

附图说明

图1为本发明实施例2荧光探针与各种离子反应的荧光发射光谱。

图2为本发明实施例2荧光探针与各种离子反应的荧光变化图。

图3为本发明实施例3荧光探针与金离子反应的荧光增量图。

图4为本发明实施例3荧光探针对金离子浓度的荧光强度工作曲线。

图5为本发明实施例3荧光探针对0-60μM金离子浓度的荧光强度线性关系图。

图6为实施例1制备的金离子荧光探针纯品¹H-NMR图。

图7为实施例1制备的金离子荧光探针纯品高分辨质谱图。

具体实施方式

下面参照附图并结合实施例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。

实施例1制备金离子荧光探针

将200mg4,5-荧光素双醛溶于40ml的乙醇溶液，然后在30min内向其中缓慢滴加5ml溶有112mg肼基吡啶的甲醇溶液；在氮气保护下，于室温反应12小时；反应结束后，反应产物以沉淀析出，过滤，将得到的固体在真空干燥箱内烘干得粗品；用正戊烷洗涤得到淡粉红色固体170mg,即为金离子荧光探针纯品(¹H-NMR图和高分辨质谱图见图6、图7)。所得荧光探针纯品实测分子量为570。

本实施例工艺路线：

实施例2制得金离子荧光探针与各种离子反应的光谱性质

称取5.7mg实施例1制得金离子荧光探针，配成浓度为1mM的10mLDMSO溶液，作为母液。

荧光光谱测试：将30μL上述母液加入到一定量的10mMHEPES缓冲溶液(pH7.4)中，然后分别加入各种离子：Zn²⁺,Li²⁺,Cs²⁺,Fe²⁺,Co²⁺,Ag⁺,Cd²⁺,Ni²⁺,Fe³⁺,K⁺,Pb²⁺,Au⁺,Cu²⁺,Na⁺,Mg²⁺,Ca²⁺,Cr³⁺,Hg²⁺,Al³⁺,Zr⁴⁺,Mn²⁺,NH₄ ⁺使离子终浓度为100μM，荧光探针终浓度为10μM。在493nm激发光波长下即时测试其荧光发射光谱。激发与发射的狭缝宽度为1.5/3.0nm。所得结果如图1所示。将上述所配置溶液用365nm紫外灯照射，观察其荧光变化，结果见图2。

以上结果表明：

(1)实施例1制得荧光探针本身在溶液呈粉红色中无荧光，但随金离子的加入，该探针在493nm处产生吸收，并在523nm处产生绿色荧光。

(2)实施例1制得荧光探针对金离子具有高度的选择性和特异性，并且在上述条件下，能够从Zn²⁺，Ag⁺,Cd²⁺,Pb²⁺,Cu²⁺,Cr³⁺,Hg²⁺,Mn²⁺等常见重金属离子中区分出金离子。

实施例3制得金离子荧光探针与金离子反应产物的光谱性质

将30μL实施例2中的母液加入到一定量的10mMHEPES缓冲溶液(pH7.4)中，然后加入不同当量的金离子，使荧光探针的终浓度为10μM，金离子终浓度分别为0μM、10μM、20μM、30μM、40μM、50μM、60μM、70μM、80μM、90μM、100μM、110μM、120μM、130μM、140μM、150μM、160μM、170μM、180μM、190μM、200μM、250μM、300μM。离子加入后，即时测量其荧光发射光谱。荧光发射光谱测定时以493nm激发；激发与发射的狭缝宽度为1.5/1.5nm。所得荧光增量图见图3；以523nm处的荧光强度数据制作工作曲线，结果见图4。

该实验结果表明，反应后的荧光强度随金离子浓度的增加而增加；反应后荧光强度与0-60μM范围内的金离子浓度呈线性关系，可以用于金离子含量的定量分析检测,以523nm处的荧光强度与0-60μM范围内的金离子浓度线性关系曲线见图5。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种金离子荧光探针，其特征在于所述探针为如式Ⅰ所示的4,5-二联氨吡啶基荧光素衍生物：

其中所述的金离子为Au³⁺。

2.一种如权利要求1所述的金离子荧光探针的制备方法，其特征在于包括以下步骤：将4,5-荧光素双醛和肼基吡啶在乙醇溶液中反应，生成的二联氨吡啶基荧光素衍生物即为金离子荧光探针,其中所述的金离子为Au³⁺。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的4,5-荧光素双醛和肼基吡啶按照摩尔比例1:0.5-1:10。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于反应具体过程为：向4,5-荧光素双醛的乙醇溶液中缓慢滴入用甲醇溶解的肼基吡啶溶液，然后在氮气保护、室温条件下搅拌12小时或12小时以上。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的甲醇的用量要小于乙醇用量的1/8。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于反应后进行纯化：产品为沉淀，在反应溶剂中析出，收集产品烘干得粗品，然后用正戊烷洗涤即得金离子荧光探针，其中所述的金离子为Au³⁺。

7.一种如权利要求1所述的金离子荧光探针在检测金离子含量中的应用,其中所述的金离子为Au³⁺。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于用于环境中金离子含量的检测或生物样本中金离子荧光显影及含量检测,其中所述的金离子为Au³⁺。