CN104910301A - 一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球及其制备方法 - Google Patents

一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球及其制备方法 Download PDF

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李方实
宗玲辉
李壹
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Abstract

本发明涉及一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球及其制备方法。本方法包括:量取氨基化合物逐滴加入罗丹明B的醇溶液中,回流反应后冷却至室温、除去醇溶液后再加入有机溶剂1和水,有机层经洗涤、干燥得罗丹明B螺内酰胺;称取氯乙酰化聚苯乙烯微球溶胀在有机溶剂2中,加入罗丹明B螺内酰胺,反应后滤出固体,水洗、烘干制得对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球。本方法制备的对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球,可应用于细胞生物学、临床医学、环境科学、工农业生产、污水处理中对pH值进行检测和分析。

Description

一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球及其制备方法,特别涉及固载罗丹明B荧光分子的聚苯乙烯微球,用于细胞生物学、临床医学、环境科学、工农业生产、污水处理的pH值检测和分析。
背景技术
在细胞生物学中,局部细胞区域特定的pH值,可以是一个重要细胞活动的标志。这些信息在特定疾病的诊断是有用的。例如,结肠直肠癌,乳腺癌,囊性纤维化,和神经变性疾病都被证实与异常的pH值有关。在水溶液中,pH值也是一个重要的物理化学参数,环境监测涉及的河流、湖泊或海洋及工业废水的检测都与pH值有关。测定pH值一般用玻璃电极,但由于存在电化学干扰、可能的机械损伤、较难微型化等缺陷使其应用受到限制。目前,文献中已报道了许多基于荧光的pH传感器,然而,这些pH荧光传感器大多数不能重复使用。因此,开发新型的能重复使用的pH荧光传感器具有重要的实际应用意义。
具有螺环结构的罗丹明B衍生物在不同pH值条件下表现出荧光“开-关”效应。与其他的荧光染料相比,罗丹明B衍生物光稳定性好,具有较高的荧光量子产率和较宽的波长范围等荧光特性,很适合作为pH荧光传感器。
在荧光聚合物的研究中,一个突出的难点就是荧光物质的固定。文献中报道的大多是采用包埋法,利用高分子材料聚合后形成的致密网状结构阻止荧光物质的流失。但在实际应用中,荧光物质分子较小,稳定性差。如果将游离的荧光分子通过共价键固载到聚苯乙烯微球上,开发对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球,不仅简单易行,而且可以改进实用性能,如可以循环重复使用,固液分离,不受杂质的干扰。因此,开发对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球具有重要意义。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球,具有如下所示的化学结构:
通式(I)
通式(I)中代表聚苯乙烯微球;R1、R2、R3、R4分别为H或C1~C4的烷烃;X=0~3。
本发明的目的之二是提供一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,该方法是以氯乙酰化聚苯乙烯微球为载体,将罗丹明B螺内酰胺固载到聚苯乙烯微球上,形成一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球。
为实现本发明的目的采用的技术方案是:
1、罗丹明B螺内酰胺的制备
将1~5g罗丹明B溶入100mL醇溶液中,滴加5~10mL氨基化合物,回流反应1~2小时,冷却至室温,减压蒸除醇;再加入100mL有机溶剂1和200mL水,收集有机层,用水洗涤1~2次,有机相用无水硫酸钠干燥,减压蒸除有机溶剂得到罗丹明B螺内酰胺。
本步骤所述的有机溶剂1为氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚或环已酮。
反应所用的醇为乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇或正己醇。
反应方程式如下:
式中R1、R2、R3、R4分别为H或C1~C4的烷烃;X=0~3。
2、固载罗丹明B荧光分子的聚苯乙烯微球的制备
称取含氯百分数为23%~47%的氯乙酰化聚苯乙烯微球0.1~0.2g溶胀在20~30mL有剂溶剂2中,搅拌升温,加入罗丹明B衍生物1~5g,反应后滤出固体,水洗数次,烘干,制得侧链接枝罗丹明B荧光分子的聚苯乙烯微球。
该聚苯乙烯微球可在pH值1~14范围内的乙醇/水溶液中呈现不同的荧光,是一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球。
本步骤所述的有机溶剂2为四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚或环二甲基亚砜。
反应方程式如下:
本发明所述的一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球是一种固相荧光传感器,可循环重复使用,便于携带。
本发明所述的对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球,具有灵敏的pH响应功能,可对细胞生物学、临床医学、环境科学、工农业生产、污水处理的pH值进行检测和分析。
具体实施方式
以下具体实施例用来进一步说明本发明。
实施例1
1、罗丹明B乙二胺的制备
将1g罗丹明B溶入100mL乙醇溶液中,滴加10mL乙二胺,回流2小时,冷却至室温,减压蒸除醇;再加入100mL二氯甲烷和200mL水,收集有机层,用水洗涤1~2次,有机相用无水硫酸钠干燥,减压蒸除二氯甲烷得罗丹明B乙二胺,产率80%,熔点为213~215℃。
结构分析如下:
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.82(t,1H,ArH),7.36(q,2H,ArH),7.01(q,1H,ArH),6.36(s,1H,ArH),6.34(s,1H,ArH),6.30,(d,2H,ArH),6.19(dd,2H,ArH),3.25(q,8H,-NCH2-),3.10(t,2H,-NCH2-),2.32(t,2H,NH2CH2-),1.08(t,12H,-CH3)。
ESI-MS m/z:[M+H]+=485.29
2、罗丹明B乙二胺固载氯乙酰化聚苯乙烯微球的制备
称取含氯百分数为23%~47%的氯乙酰化聚苯乙烯微球0.2g溶胀在30mL四氯化碳中,搅拌升温,加入罗丹明B乙二胺4g,反应后滤出固体,水洗数次,烘干,制得侧链接枝罗丹明B乙二胺的聚苯乙烯微球。
实施例2
1、罗丹明B二亚乙基三胺的制备
将1g罗丹明B溶入100mL乙醇溶液中,滴加10mL二亚基三胺,回流2小时,冷却至室温,减压蒸除醇;再加入100mL二氯甲烷和200mL水,收集有机层,用水洗涤1~2次,有机相用无水硫酸钠干燥,减压蒸除二氯甲烷得罗丹明B二亚基三胺,称重0.8g,产率60%,熔点为95~97℃。
结构分析如下:
1H NMR(CDCl3,400MHz)δ:7.83-7.81(m,1H,ArH),7.38-7.35(m,2H,ArH),7.02-7.00(m,1H,ArH),6.36-6.30(m,4H,ArH),6.21-6.19(m,2H,ArH),3.29-3.18(m,10H,-NCH2-),2.53(t,2H,-NHCH2-),2.37-2.30(m,4H,-NCH2-),1.14-1.10(t,12H,-CH3)
ESI-MS m/z:[M+H]+=528.33
2、罗丹明B二亚乙基三胺固载氯乙酰化聚苯乙烯微球的制备
称取含氯百分数为23%~47%的氯乙酰化聚苯乙烯微球0.2g溶胀在30mL四氯化碳中,搅拌升温,加入罗丹明B二亚基三胺5g,反应后滤出固体,水洗数次,烘干,制得侧链接枝罗丹明B二亚基三胺的聚苯乙烯微球。

Claims (8)

1.一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球,具有如下所示的化学结构:
通式(I)
通式(I)中代表聚苯乙烯微球;R1、R2、R3、R4分别为H或C1~C4的烷烃;X=0~3。
2.如权利要求1中一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
(1)将1~5g罗丹明B溶入100mL醇溶液中,滴加5~10mL氨基化合物,回流反应1~2小时,冷却至室温,减压蒸除醇;再加入100mL有机溶剂1和200mL水,收集有机层,用水洗涤1~2次,有机相用无水硫酸钠干燥,减压蒸除有机溶剂得罗丹明B螺内酰胺。
(2)称取含氯百分数为23%~47%的氯乙酰化聚苯乙烯微球0.1~0.2g溶胀在20~30mL有剂溶剂2中,搅拌升温,加入罗丹明B螺内酰胺1~5g,反应后滤出固体,水洗数次,烘干,制得侧链接枝罗丹明B荧光分子的聚苯乙烯微球。
3.根据权利要求2中所述的一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,其特征在于所述的醇为乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇或正已醇。
4.根据权利要求2中所述的一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,其特征在于所述的氨基化合物为亚乙基多元胺(如通式(I)中所示,X=0~3)。
5.根据权利要求2中所述的一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,其特征在于所述的氯乙酰化聚苯乙烯微球溶胀有剂溶剂2中后,搅拌升温的温度为50~60℃。
6.根据权利要求2中所述的一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,其特征在于所述的加入罗丹明B螺内酰胺后的反应时间为12~24小时。
7.根据权利要求2中所述的一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,其特征在于所述的有机溶剂1为氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚或环已酮。
8.根据权利要求2中所述的一种对pH值有荧光响应的聚苯乙烯微球的制备方法,其特征在于所述的有机溶剂2为四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚或环二甲基亚砜。
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