CN105001854A - 一种荧光探针检测锌离子和镉离子的应用 - Google Patents
一种荧光探针检测锌离子和镉离子的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于荧光化学传感技术，涉及一种用于检测锌离子和镉离子的荧光探针、制备方法及应用。该探针可通过一锅法反应得到。该荧光探针可以选择性识别锌、镉离子，在四氢呋喃溶液中与锌离子作用后荧光强度降低且伴有65nm的红移，对锌离子的检测限为0.184μmol/L；与镉离子作用后荧光强度降低且伴有81nm的红移，对镉离子的检测限为0.176μmol/L。该探针适用于对锌、镉离子的裸眼定性鉴定和荧光定量检测。
Description
技术领域
本发明属于荧光化学传感技术，具体涉及一种以三联吡啶基团为识别受体，且能够选择性识别锌离子和镉离子的荧光探针。
背景技术
锌离子是人体内必须的微量元素，在生物信号传递中扮演着重要的角色，在人类的生理学和病理学研究中占据重要的位置。二价锌离子与神经信号传输、基因转录表达、免疫反应等生命过程息息相关。人体内锌离子代谢紊乱会导致许多病理现象，如缺血性中风、阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化症、帕金森综合症、癫痫病、糖尿病、前列腺癌等。因此，发展简单灵敏的荧光传感材料对于定性鉴定和定量检测锌离子具有现实意义和重要应用价值。
镉离子是众多重金属污染物中的一种，主要来源于矿物的冶炼、电镀等工业生产。镉是人体非必需元素，对人体健康有着巨大的危害，具有致癌、致畸和致突变作用。1955年日本发生重大镉中毒事件引起了世界各国的关注，自此镉污染及其防治受到了全球的重视。近年来，我国的部分地区也受到不同程度的镉污染。重金属镉可在生物体内富集，进入人体后会形成镉硫蛋白，蓄积在肝、肾中易引发糖尿、蛋白尿和氨基酸尿。因此，镉离子的分析测试问题成为人们日益关注的热点，而开发有效简便检测汞离子的荧光材料将具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是利用合成的化合物3来检测锌离子和镉离子，尤其适用于对锌、镉离子的裸眼定性鉴定和荧光定量检测。
化合物3是典型的ICT机理，电荷由供体即4-N,N-二甲基部分转移到电荷受体即三联吡啶基团，三联吡啶基团结合金属离子使分子内电荷转移增强，导致其光物理性质改变。化合物3在四氢呋喃溶液中可以实现对锌、镉离子裸眼定性鉴定和荧光定量检测。
本发明目的实现过程如下：
一种荧光探针检测锌离子和镉离子的应用，所述的荧光探针结构式如下：
该荧光探针选择性识别锌离子、镉离子，在四氢呋喃溶液中与锌离子作用后荧光强度降低且伴有65nm的红移，对锌离子的检测限为0.184μmol/L；在四氢呋喃溶液中与镉离子作用后荧光强度降低且伴有81nm的红移，对镉离子的检测限为0.176μmol/L；该荧光探针与锌、镉离子的结合比均为1:1，用于裸眼定性鉴定和荧光定量检测。
制备方法如下：
将摩尔比为1:1～2:1的化合物2即乙酰吡啶和化合物1即4-N,N-二甲基苯甲醛溶于乙醇中，再加入与乙酰吡啶等当量的氢氧化钠和氨水，室温下搅拌不少于4小时；反应结束后，出现浅黄色沉淀，过滤并用乙醇洗涤若干次；再用二氯甲烷和正己烷重结晶，真空干燥得到产物。
本发明的有益效果：该探针可以选择性识别锌、镉离子，在四氢呋喃溶液中与锌作用，导致荧光强度降低且伴有65nm红移，检测限为0.184μmol/L；与镉离子作用，导致荧光强度降低且伴有81nm的红移，检测限为0.176μmol/L。该探针可适用于对锌、镉离子的裸眼定性鉴定和荧光定量检测。
附图说明
图1为目标化合物在正己烷、甲苯、四氢呋喃和乙腈中的归一化紫外可见吸收谱图。
图2为目标化合物在正己烷、甲苯、四氢呋喃和乙腈中的荧光发射归一化谱图。
图3为目标化合物在四氢呋喃中对锌离子的紫外可见吸收滴定图。
图4为目标化合物在四氢呋喃中对镉离子的紫外可见吸收滴定图。
图5为目标化合物在四氢呋喃中对锌离子的荧光滴定图。
图6为目标化合物在四氢呋喃中对镉离子的荧光滴定图。
图7为锌离子的job曲线。
图8为镉离子的job曲线。
图9为目标化合物对不同浓度的锌离子的荧光谱图。
图10为目标化合物对不同浓度的镉离子的荧光谱图。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
称取乙酰吡啶(30mmol)和化合物1(15mmol)溶于80mL乙醇中，再加入2g氢氧化钠和40mL氨水，室温下搅拌6小时；反应结束后，出现浅黄色沉淀，过滤并用乙醇洗涤若干次；再用二氯甲烷和正己烷重结晶，真空干燥得到产物，即化合物3。
实施例2
目标化合物在正己烷、甲苯、四氢呋喃和乙腈中的归一化紫外可见吸收谱测试：将目标化合物分别溶于正己烷、甲苯、四氢呋喃和乙腈中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，待平衡后，室温测试紫外可见光谱，测试结果见图1。
实施例3
目标化合物在正己烷、甲苯、四氢呋喃和乙腈中的归一化荧光发射光谱测试：将目标化合物分别溶于正己烷、甲苯、四氢呋喃和乙腈中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，待平衡后，室温测试荧光光谱，测试结果见图2。
实施例4
目标化合物对锌离子的紫外可见吸收滴定测试：将目标化合物溶于四氢呋喃中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，而后滴加等体积的0-1.17eq的四氢呋喃配置的锌离子溶液，待平衡后，室温测试紫外可见光谱，测试结果见图3。
实施例5
目标化合物对镉离子的紫外可见吸收滴定测试：将目标化合物溶于四氢呋喃中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，而后滴加等体积的0-1.17eq的四氢呋喃配置的镉离子溶液，待平衡后，室温测试紫外可见光谱，测试结果见图4。
实施例6
目标化合物对锌离子的荧光滴定测试：将目标化合物溶于四氢呋喃中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，而后滴加等体积的0-1.17eq的四氢呋喃配置的锌离子溶液，待平衡后，室温测试荧光光谱，测试结果见图5。
实施例7
目标化合物对镉离子的荧光滴定测试：将目标化合物溶于四氢呋喃中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，而后滴加等体积的0-1.17eq的四氢呋喃配置的镉离子溶液，待平衡后，室温测试荧光光谱，测试结果见图6。
实施例8
锌离子的job曲线测试：在四氢呋喃溶液中，保持目标化合物和锌离子的总浓度为42.6μmol/L不变，依次改变二者的比例，测试荧光光谱，整理测试结果见图7。
实施例9
镉离子的job曲线测试：在四氢呋喃溶液中，保持目标化合物和锌离子的总浓度为42.6μmol/L不变，依次改变二者的比例，测试荧光光谱，整理测试结果见图8。
实施例10
目标化合物对不同浓度的锌离子的荧光测试：将目标化合物溶于四氢呋喃中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，而后加入等体积的0-1eq的四氢呋喃配置的锌离子溶液，待平衡后，室温测试荧光光谱，整理测试结果见图9。
实施例11
目标化合物对不同浓度的镉离子的荧光测试：将目标化合物溶于四氢呋喃中配置成浓度为42.6μmol/L的溶液，而后加入等体积的0-1eq的四氢呋喃配置的镉离子溶液，待平衡后，室温测试荧光光谱，整理测试结果见图10。
Claims (1)
1.一种荧光探针检测锌离子和镉离子的应用，其特征在于，所述的荧光探针结构式如下：
该荧光探针可以选择性识别锌、镉离子，与锌、镉离子的结合比均为1:1；该荧光探针在四氢呋喃溶液中与锌离子作用后荧光强度降低且伴有65nm的红移，对锌离子的检测限为0.184μmol/L；该荧光探针在四氢呋喃溶液中与镉离子作用后荧光强度降低且伴有81nm的红移，对镉离子的检测限为0.176μmol/L，用于裸眼定性鉴定和荧光定量检测。
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