CN105694866B - 双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针及其制备方法 - Google Patents

双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针及其制备方法 Download PDF

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Abstract

双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针及其制备方法,本发明涉及一种Fe3+荧光探针及其制备方法。本发明是要解决现有的Fe3+荧光探针需要有机溶剂识别环境、铜离子对铁离子的识别有干扰的技术问题,本发明的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的结构式为:制备方法:一、用菲醌、邻硝基苯甲醛、苯胺、乙酸铵合成中间体化合物I;二、用中间体化合物I、雷尼镍和水合肼合成中间体化合物II;三、用中间体化合物II和对苯二甲醛在酸性条件下,合成Fe3+荧光探针。本Fe3+荧光探针在水相体系中,在pH值为1~9的广泛条件下可选择性识别Fe3+,响应时间为2min,无干扰,用于Fe3+的检验,方便快速。

Description

双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针及其制备 方法
技术领域
本发明涉及一种Fe3+荧光探针及其制备方法。
背景技术
铁元素在生命体细胞的新陈代谢过程中起着非常重要的作用,比如输氧作用,参与酶反应等,无论是铁的缺失还是过量摄入都会引起生命体系的紊乱,因此对铁离子的检测有非常重要的意义。近年来,越来越多科研工作者开始对铁离子荧光探针的研究工作。常琳等人报道了5-磺基水杨酸对三价铁离子的识别性能[湖北民族学院学报(自然科学版,2011,29(1),1-4)]。研究发现Fe3+可以选择性淬灭5-磺基水杨酸的荧光。2014年,有机化学报道了在酸性条件下罗丹明类荧光探针在水溶液中对铁离子的识别[有机化学, 2014,34,398-402]。2016年在《传感器和执行器B:化学》(Sensors and Actuators B:Chemical) 的224期的661-667页公开的文章《一种新型溶剂型双功能NIR的Fe3+/Cu2+吸收和荧光比率探针及生物成像研究》(A novel solvent-dependently bifunctional NIRabsorptive andfluorescent ratiometric probe for detecting Fe3+/Cu2+and its application inbioimaging)和227 期的17-23页公开的文章《萘双亚胺两亲分子比色探针对Cu2+和Fe3+的识别》 (Naphthalenediimide amphiphile based colorimetric probe for recognitionof Cu2+and Fe3+ ions)都是关于铁离子识别的技术,这两篇文章中,主体化合物除了可以识别铁离子外,还对二价铜离子具有识别性能。
根据目前文献报道的对于铁离子荧光探针的研究,主要存在以下三个缺陷:
1.由于主体在水相中溶解度的限制,识别过程在有机溶剂中实现;
2.主体化合物不仅对铁离子有识别性能,也可以对其他金属离子进行识别,也就是说,其他金属对铁离子的识别存在干扰。
发明内容
本发明是要解决现有的Fe3+荧光探针需要有机溶剂识别环境、其他金属对铁离子的识别有干扰的技术问题,而提供双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针及其制备方法。
本发明的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的结构式为:
上述的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,按以下步骤进行:
一、中间体化合物I的合成:
将菲醌、邻硝基苯甲醛、苯胺、乙酸铵按照1:1.5:1.5:2摩尔比加入到反应器中,再加入冰乙酸作为溶剂,升温至80~110℃并搅拌6~12h后,冷却至室温,向反应器中加入水,再用10%的氢氧化钠溶液调pH值至8~10,抽滤,得到黄色固体,烘干后,再用乙酸乙酯重结晶,再抽滤、烘干,得到中间体化合物I;
二、中间体化合物II的合成:
称取2mmol中间体化合物I和0.35g雷尼镍加入到反应器中,再加入乙醇作为溶剂,通入氮气保护,在搅拌条件下,滴加7mL质量百分浓度为80%的水合肼溶液,滴加完毕后,升温至50~80℃,反应5~10h,冷却至室温,抽滤,用乙酸乙酯洗涤,旋转蒸发去除滤液,得到中间体化合物II;
三、Fe3+荧光探针的合成:
按照2~4:1的摩尔比称取中间体化合物II和对苯二甲醛,加入到反应器中,再加入酸性介质为溶剂,常温搅拌反应1~5天,反应结束后,向反应体系中加入水淬灭反应,再用10%氢氧化钠溶液调pH值至8~10,析出固体,然后进行抽滤,滤饼并水洗至中性,烘干,再用乙酸乙酯重结晶,得到双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针。
步骤三中所述的酸性介质进一步优选为质量百分浓度为98%的浓硫酸、质量百分浓度为36~37%的浓盐酸、冰乙酸或甲酸。
本发明的合成过程可用下面的式子表示:
本发明提供了一种在水相体系中,pH值为1~9的范围内,具有高选择性、响应灵敏的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针。该Fe3+荧光探针能选择识别Fe3+,不受K+、Ba2+、Ca2+、Na2+、Mg2+、Zn2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Cu2+、Ag+、Al3+和Hg2+等其他离子的干扰,而且响应时间仅为2min,用于Fe3+的检验,方便快速。
附图说明
图1是试验1制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针对不同金属离子的荧光发射光谱图;
图2是试验1制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针在其他金属离子存在的情况下,Fe3+荧光探针的荧光发射光谱图;
图3是试验1制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针在不同的铁离子的浓度时的荧光发射光谱图;
图4是试验1制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针在不同的pH条件下的荧光发射强度图;
图5是试验1制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针Fe3+在不同络合时间时的荧光发射强度图;
图6是试验1制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的荧光强度随CFe3+与CL+Fe3+的比值而变化的关系曲线。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的结构式为:
具体实施方式二:具体实施方式一的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,按以下步骤进行:
一、中间体化合物I的合成:
将菲醌、邻硝基苯甲醛、苯胺、乙酸铵按照1:1.5:1.5:2摩尔比加入到反应器中,再加入冰乙酸作为溶剂,升温至80~110℃并搅拌6~12h后,冷却至室温,向反应器中加入水,再用10%的氢氧化钠溶液调pH值至8~10,抽滤,得到黄色固体,烘干后,再用乙酸乙酯重结晶,再抽滤、烘干,得到中间体化合物I;
二、中间体化合物II的合成:
称取2mmol中间体化合物I和0.35g雷尼镍加入到反应器中,再加入乙醇作为溶剂,通入氮气保护,在搅拌条件下,滴加7mL质量百分浓度为80%的水合肼溶液,滴加完毕后,升温至50~80℃,反应5~10h,冷却至室温,抽滤,用乙酸乙酯洗涤,旋转蒸发去除滤液,得到中间体化合物II;
三、Fe3+荧光探针的合成:
按照2~4:1的摩尔比称取中间体化合物II和对苯二甲醛,加入到反应器中,再加入酸性介质为溶剂,常温搅拌反应1~5天,反应结束后,向反应体系中加入水淬灭反应,再用10%氢氧化钠溶液调pH值至8~10,析出固体,然后进行抽滤,滤饼并水洗至中性,烘干,再用乙酸乙酯重结晶,得到双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤三中所述的酸性介质为质量百分浓度为98%的浓硫酸、质量百分浓度为36~37%的浓盐酸、冰乙酸或甲酸。其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤一中的反应温度为 100℃,反应时间为10小时。其它与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤一中的pH值至9。其它与具体实施方式二至四之一相同。
具体实施方式六:本实施方式与具体实施方式二至五之一不同的是步骤二中反应温度为70℃,反应时间为8h。其它与具体实施方式二至五之一相同。
具体实施方式七:本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是步骤三中常温搅拌反应3天。其它与具体实施方式二至六之一相同。
具体实施方式八:本实施方式与具体实施方式二至七之一不同的是步骤三中pH值为 9。其它与具体实施方式二至七之一相同。
用以下实例验证本发明的有益效果:
试验1:本试验的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,按以下步骤进行:
一、中间体化合物I的合成:
称取菲醌5mmol、邻硝基苯甲醛7.5mmol、苯胺7.5mmol、乙酸铵10mmol加入到 50mL的三口瓶中,并向其中加入25mL的冰乙酸作为溶剂,升温至110℃,并不断搅拌,在反应过程中,用TLC跟踪检测(展开剂为乙酸乙酯和石油醚,V(乙酸乙酯):V(石油醚) =3:7),反应进行10h后,反应基本完全,停止反应,冷却至室温,在三口瓶内加入50mL 水,并置于200mL的烧杯中,用10%的氢氧化钠溶液调pH值至9,抽滤,得到黄色固体,烘干;烘干后,再溶于24mL的乙酸乙酯中,加热搅拌1h后,冷却至室温,有大量固体析出,抽滤、烘干,得到中间体化合物I;
本步骤得到的中间体化合物I的产率为98%,熔点:288~291℃。用红外光谱、核磁氢谱和核磁碳谱表征该中间体化合物I,得到的结果如下:
IR(KBr,cm–1):3075,1613,1596,1573,1496,1367,754,709.1H NMR(600MHz,DMSO)δ:8.96(d,J=8.34Hz,H,ArH),8.90(d,J=8.28Hz,H,ArH),8.56(d,J=7.86Hz,ArH),8.10(d,J=8.10Hz,H,ArH),7.75(q,J=7.66Hz,5H,ArH),7.60(d,J=10.85Hz,6H,ArH),7.38(t,J=7.62Hz,H,ArH),7.14(d,J=8.17Hz,H,ArH).13C NMR(150MHz,DMSO) δ:149.5,147.7,137.2,137.1,133.8,131.7,130.5,129.1,129.0,128.2,128.1,127.4,127.2, 127.1,126.3,126.0,125.6,125.1,124.9,124.2,122.8,122.4,120.6.
从表征结果知该中间体化合物I的结构式为
二、中间体化合物II的合成:
在50mL的三口烧瓶中加入2mmol中间体化合物I、0.35g雷尼镍和60mL的乙醇溶剂,在通入2分钟氮气后,搅拌,并用恒压滴液漏斗慢慢滴加7mL质量百分浓度为80%的水合肼溶液,滴加完毕后,升温至80℃回流反应5h后,用TLC跟踪检测(展开剂为 V乙酸乙酯:V石油醚=3:7),发现没有杂质点,反应完全,冷却至室温,抽滤,用乙酸乙酯洗涤五次,旋转蒸发滤液,得到棕黄色固体中间体化合物II。
本步骤得到的中间体化合物II的产率为84%,熔点:204~206℃;
用红外光谱、核磁氢谱和核磁碳谱进行表征,得到的结果如下:
IR(KBr,cm–1):3053,1615,1596,1497,1453,757,725,699.
1H NMR(600MHz,DMSO)δ:8.92(dd,J=8.40Hz,2H,NH2),8.66(d,J=6.96Hz,H,ArH),7.78(t,J=7.70Hz,H,ArH),7.68(t,J=7.10Hz,H,ArH),7.65(q,J=7.70Hz,5H,ArH),7.55(t,J=8.2Hz,H,ArH),7.33(t,J=8.1Hz,H,ArH),7.07(d,J=8.4Hz,H,ArH),7.01 (t,J=11.1Hz,H,ArH),6.95(d,J=6.6Hz,H,ArH),6.74(d,J=8.1Hz,H,ArH),6.33(t,J=7.2 Hz,H,ArH),5.92(s,H,ArH).13C NMR(150MHz,DMSO)δ:151.0,149.1,139.0,137.1, 130.8,130.5,130.3,129.5,128.8,128.0,127.9,127.4,127.1,126.1,125.5,124.9,124.1,129.9, 122.5,120.8,116.0,115.0,113.0.
从表征结果知该中间体化合物II的结构式为
三、Fe3+荧光探针的合成:
依次向三口瓶中加入0.77g(2mmol)中间体化合物II、0.13g(1mmol)对苯二甲醛,再将15mL的冰乙酸加入三口瓶中作为溶剂,常温搅拌反应3天,反应结束后,向反应体系中加入水淬灭反应,再置于200mL的烧杯中,用10%氢氧化钠溶液调pH值至10,然后进行抽滤,滤饼水洗至中性,烘干,再用乙酸乙酯重结晶,收集固体,烘干后,得到双 Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针。本步骤中,双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的产率为90%。
双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的熔点为348~350℃。熔程为2℃, 说明纯度较高,质量百分纯度大于95%。
用红外光谱及核磁共振谱进行表征,得到的结果如下:
IR(KBr,cm–1):3054,2982,1722,1721,1637,1597,1496,1453,1255,756,725,698.
1H NMR(600MHz,DMSO)δ:8.86(dd,J=8.40Hz,2H,ArH),8.53(d,J=8.4Hz, 1H,ArH),8.29(s,1H,C=N-H),7.7(t,J=7.2Hz,3H,ArH),7.68(t,J=7.0Hz,1H,ArH), 7.59(d,J=7.6Hz,1H,ArH),7.40(t,J=7.1Hz,1H,ArH),7.35(t,J=7.4Hz,1H,ArH), 7.34(t,J=7.3Hz,1H,ArH),7.32(t,J=7.1Hz,2H,ArH),7.31(t,J=7.6Hz,2H,ArH), 7.27(t,J=7.6Hz,2H,ArH),7.12(d,J=8.0Hz,1H,ArH),7.06(d,J=7.6Hz,1H,ArH). 13C NMR(150MHz,DMSO)δ:171.0,161.5,150.5,148.7,138.6,130.8,130.7,130.4,130.3, 129.7,129.6,129.5,128.0,127.9,127.2,127.1,126.0,124.9,124.0,123.0,122.5,120.5,115.9,115.2,110.3,60.0,21.2,14.5.
从以上的表征结果可知,双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的结构式为:
将本试验制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针进行光谱性能测试,步骤如下:
一、储备液的配置
将双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂配制成浓度为1.0×10–4mol/L的主体储备液,备用;
将金属硝酸盐配制成浓度为0.1mol/L的金属离子储备液,备用;
HEPES缓冲溶液:用N-2-羟乙基哌嗪-N’-2-乙磺酸0.60g放入250mL的容量瓶中,用蒸馏水定容,配成0.01mol/L的溶液,摇匀,静止3个小时后,用氢氧化钠溶液调pH 值,配成pH值为7.4~12的缓冲溶液,用硝酸溶液调pH值,配成pH值为3~6的缓冲溶液。摇匀,备用。
二、光谱性能测试
向10.0mL的容量瓶中加入浓度为1.0×10–4mol/L的主体储备液1mL,再加入浓度为0.1mol/L的待测金属离子,用浓度为0.01mol/L、pH=7.4的HEPES缓冲溶液定容。此时,主体与Fe3+摩尔浓度比为1:50。恒温2h后,进行荧光发射光谱的测试。
先考察双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针对金属离子的选择性识别,选用的溶剂为体积比是7:3的DMF/HEPES的混合溶液(其中,HEPES缓冲溶液的浓度为0.01mol/L,pH=7.4)并在激发波长为350nm,激发狭缝宽度为5.0nm的情况下,测定浓度为1.0×10-5mol/L的主体化合物的荧光强度。再向主体化合物中分别加入浓度为 5.0×10 4mol/L的K+、Ba2+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+、Cr3+、Fe3+、Cd2+、Ni2+、Co2+、Pb2+、 Cu2+、Ag+、Al3+和Hg2+金属离,并分别测定荧光发射光谱,结果如图1所示。从图1中可知,主体的荧光发射波长为430nm,荧光强度为800a.u.。加入不同金属离子后,可以看出K+、Ba2+、Ca2+、Na2+、Mg2+、Zn2+、Cr3+、Cd2+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Cu2+、Ag+、 Al3+和Hg2+与对主体的荧光强度影响不大,强度均在800a.u.左右。而加入Fe3+时,荧光强度明显降低为160a.u.。淬灭程度为主体荧光强度的5倍。因此,从荧光发射光谱可以初步推测,主体化合物对Fe3+具有选择识别特性。
为了进一步验证本试验制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针对Fe3+具有选择性识别的特性。以体积比是7:3的DMF/HEPES的混合溶液(其中,HEPES缓冲溶液的浓度为0.01mol/L,pH=7.4)为溶剂,配制浓度为1.0×10-5mol/L的主体溶液,在主体溶液中分别加入浓度为5.0×10–4mol/L的K+、Ba2+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+、Cr3+、 Cd2+、Ni2+、Co2+、Pb2 +、Cu2+、Ag+、Al3+和Hg2+金属离子溶液。充分混合后静置5min,再分别加入1.0×10-5mol/L的Fe3+后混合均匀。此时,主体化合物/金属离子/Fe3+三者的摩尔浓度比为1:50:50。恒温2h后,在激发波长为350nm,激发狭缝宽度为5.0nm的情况下,对其进行荧光发射光谱的测试。得到的荧光发射光谱强度结果如图2所示。在其他金属离子(K+、Ba2+、Ca2+、Na+、Mg2+、Zn2+、Cr3 +、Cd2+、Ni2+、Co2+、Pb2+、Cu2+、 Ag+、Al3+和Hg2+)存在的情况下,Fe3+与其他金属离子共存时,主体化合物与铁离子识别的荧光强度并不受其他金属离子的影响。也就是说,其他金属离子的存在并不干扰主体化合物对Fe3+识别。因此,图2即可以证明主体化合物对Fe3+具有选择识别特性。又可以说明其他金属离子对主体化合物识别Fe3+无影响。
为了考查Fe3+浓度对Fe3+荧光探针荧光强度的影响,以体积比是7:3的DMF/HEPES的混合溶液(其中,HEPES缓冲溶液的浓度为0.01mol/L,pH=7.4)为溶剂,配制主体化合物溶液,在主体化合物溶液中逐渐增加铁离子的浓度(金属离子浓度为主体浓度的0 至100当量),并对其进行荧光发射光谱的测试。测试结果如图3所示,从图3可以看出,随着Fe3+浓度的增加,荧光强度逐渐减小。至50当量时,淬灭至最小值,160a.u.左右。再继续增加Fe3+的浓度时,荧光强度基本不再改变。
在不同的溶液pH(3~12)值下,考察了pH值对主体化合物识别Fe3+荧光发射光谱的变化情况。荧光强度随pH的变化情况如图4所示。从图4中可以看出:主体的荧光强度随pH变化较大。在酸性的条件下,主体的荧光强度较高,随着pH值的增加碱性状态时,Fe3+荧光探针的荧光强度急速降低,几乎不再发射荧光。当向主体溶液(1.0×10-5mol/L) 中加入Fe3+(5.0×10-4mol/L)后,考察pH为3-12之间主体化合物对Fe3+识别的荧光变化情况。结果发现,在pH值为1-9范围内,Fe3+使主体化合物的荧光发生明显淬灭,在此pH值范围内,主体-Fe3+的荧光强度基本保持不变。也就是说,虽然pH值的变化对主体的荧光强度有较大影响,但是主体化合物与Fe3+识别后,荧光强度在pH为1-9下保持稳定。这一研究结果说明该主体化合物与Fe3+的荧光识别可以在pH值为1-9实现。
此外,主体化合物对Fe3+识别的荧光相应时间很短。在pH为7.4的条件下,向浓度为1.0×10-5mol/L的主体化合物中加入浓度为5.0×10-4mol/L Fe3+,混合均匀。2min后测定其荧光发射光谱,并且每隔2min测试一次,测试结果如图5所示。从图5可以看出,在测定的时间内,主体化合物具有稳定的荧光强度,这说明了本专利中的主体化合物在水溶液中具有稳定的荧光发射。2min时测定主体化合物与Fe3+的荧光,荧光强度已经发生明显的淬灭。4、6、8、10min时,荧光强度与2min是相差不大。这说明,主体化合物在水溶液中可以实现对Fe3+的快速识别,并保持淬灭的后荧光的稳定性。这个结果在主体化合物的实际应用中具有重要的意义。
通过摩尔浓度比法,测定Fe3+荧光探针与Fe3+的化学计量比。以350nm为激发波长,激发狭缝宽度为5.0nm的条件下,进行荧光发射光谱测试。用荧光强度作为纵坐标,CFe3+与CL+Fe3+的比值作为横坐标作出工作曲线,如图6所示。从图6中可以看到:随着CFe3+与CL+Fe3+比值的增加,荧光强度在逐渐的减小。当Fe3+的浓度占主体与Fe3+总浓度0.5时荧光增强达到最小值,且随着比值的增大,荧光强度(a.u.)不再变化。因此,可以说明Fe3+荧光探针与Fe3+是以1:1的化学计量比进行配位络合的。
本试验制备的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针,通过以上试验说明在以体积比是7:3的DMF/H2O的混合溶液(HEPES缓冲溶液的浓度为0.01mol/L,pH=7.4)为溶剂的体系中,该主体化合物对Fe3+有选择性识别的作用,且响应灵敏度突出。而对其他金属离子无识别特性,且与其他金属离子共存时,不干扰该化合物识别Fe3+。即使改变溶液pH的环境,也可以实现对Fe3+的荧光识别。
试验2:本试验与试验1不同的是试验1的步骤三用以下的操作代替:依次向三口瓶中加入中间体化合物II 1.06g(2.75mmol)、对苯二甲醛0.13g(1mmol),和20mL的98%的浓硫酸作为溶剂,常温搅拌反应5天,反应结束后,向反应体系中加入水淬灭反应,并置于200mL的烧杯中,用10%氢氧化钠溶液调pH值至10,然后进行抽滤,滤饼水洗至中性,烘干,再用乙酸乙酯重结晶,收集固体,烘干后得到双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针。本试验得到的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的结构式为:
产率为50%。
试验3:本试验与试验1不同的是试验1的步骤三用以下的操作代替:依次向三口瓶中加入中间体化合物II 1.35g(3.50mmol)、对苯二甲醛0.13g(1mmol),和15mL的甲酸作为溶剂,常温搅拌反应4天,反应结束后,向反应体系中加入水淬灭反应,并置于 200mL的烧杯中,用10%氢氧化钠溶液调pH值至9,然后进行抽滤,滤饼水洗至中性,烘干,再用乙酸乙酯重结晶,收集固体,烘干后得到双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑 Fe3+荧光探针。本试验得到的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的结构式为:
产率为75%。
试验4:本试验与试验1不同的是试验1的步骤三用以下的操作代替:依次向三口瓶中加入中间体化合物II 1.35g(4.00mmol)、对苯二甲醛0.13g(1mmol),和15mL的37%的浓盐酸作为溶剂,常温搅拌反应5天,反应结束后,向反应体系中加入水淬灭反应,并置于200mL的烧杯中,用10%氢氧化钠溶液调pH值至10,然后进行抽滤,滤饼水洗至中性,烘干,再用乙酸乙酯重结晶,收集固体,烘干后得到双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针。本试验得到的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的结构式为:
产率为40%。

Claims (8)

1.双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针,其特征在于该荧光探针的结构式为:
2.双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,其特征在于该方法按以下步骤进行:
一、中间体化合物I的合成:
将菲醌、邻硝基苯甲醛、苯胺、乙酸铵按照1:1.5:1.5:2摩尔比加入到反应器中,再加入冰乙酸作为溶剂,升温至80~110℃并搅拌6~12h后,冷却至室温,向反应器中加入水,再用10%的氢氧化钠溶液调pH值至8~10,抽滤,得到黄色固体,烘干后,再用乙酸乙酯重结晶,再抽滤、烘干,得到中间体化合物I;
二、中间体化合物II的合成:
称取2mmol中间体化合物I和0.35g雷尼镍加入到反应器中,再加入乙醇作为溶剂,通入氮气保护,在搅拌条件下,滴加7mL质量百分浓度为80%的水合肼溶液,滴加完毕后,升温至50~80℃,反应5~10h,冷却至室温,抽滤,用乙酸乙酯洗涤,旋转蒸发去除滤液,得到中间体化合物II;
三、Fe3+荧光探针的合成:
按照2~4:1的摩尔比称取中间体化合物II和对苯二甲醛,加入到反应器中,再加入酸性介质为溶剂,常温搅拌反应1~5天,反应结束后,向反应体系中加入水淬灭反应,再用10%氢氧化钠溶液调pH值至8~10,析出固体,然后进行抽滤,滤饼并水洗至中性,烘干,再用乙酸乙酯重结晶,得到双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针。
3.根据权利要求2所述的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,其特征在于步骤三中所述的酸性介质为质量百分浓度为98%的浓硫酸、质量百分浓度为36~37%的浓盐酸、冰乙酸或甲酸。
4.根据权利要求2或3所述的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,其特征在于步骤一中的反应温度为100℃,反应时间为10小时。
5.根据权利要求2或3所述的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,其特征在于步骤一中的pH值至9。
6.根据权利要求2或3所述的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,其特征在于步骤二中反应温度为70℃,反应时间为8h。
7.根据权利要求2或3所述的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,其特征在于步骤三中常温搅拌反应3天。
8.根据权利要求2或3所述的双Schiff碱链接的对称型菲并咪唑Fe3+荧光探针的制备方法,其特征在于步骤三中pH值为9。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106543030B (zh) * 2016-10-26 2018-09-11 桂林理工大学 N,n′(2-氨基芴)缩对苯二甲醛席夫碱铁配合物的制备方法
CN106632064B (zh) * 2016-11-21 2020-08-11 齐齐哈尔大学 可逆双羟基菲并咪唑Hg2+荧光探针合成与使用方法
CN106749307B (zh) * 2016-11-25 2019-05-17 齐齐哈尔大学 三羟基咪唑-荧光素pH荧光探针及其制备方法
CN106905343B (zh) * 2017-03-05 2018-12-25 齐齐哈尔大学 含有两个羟基的菲并咪唑-荧光素pH荧光探针及其制备方法
CN107312022A (zh) * 2017-08-01 2017-11-03 齐齐哈尔大学 用于Fe3+检测的荧光素罗丹明B双Schiff碱化合物紫外分子探针及其合成与应用
CN107629008B (zh) * 2017-10-18 2020-04-14 齐齐哈尔大学 一种菲并咪唑小分子Fe3+荧光探针及其合成方法
CN107629786B (zh) * 2017-10-24 2019-03-01 济南大学 2-甲基咪唑啉作为pH值和Fe3+双功能荧光探针的应用及其荧光探针
CN108018037B (zh) * 2018-01-08 2020-01-24 南京林业大学 6,8-桥亚甲基四氢喹唑啉-2-胺席夫碱类铁离子荧光探针及其制备方法和应用
CN108359444B (zh) * 2018-04-27 2020-03-31 齐齐哈尔大学 一种检测Fe3+并能利用Fe3+检测Ca2+的荧光探针及其制备和使用方法
CN108863945A (zh) * 2018-06-12 2018-11-23 齐齐哈尔大学 一种菲并咪唑Fe3+探针及其制备和使用方法
CN109932363B (zh) * 2019-04-02 2021-09-28 济南大学 一种识别铁离子的比色探针及其制备和应用
CN110698407B (zh) * 2019-10-21 2023-09-29 齐齐哈尔大学 一种裸眼或荧光Al3+探针及其制备方法和应用
CN111269184B (zh) * 2020-03-06 2022-06-10 黑龙江大学 含席夫碱单元的有机化合物及其制备方法和用途
CN111320585A (zh) * 2020-04-09 2020-06-23 齐齐哈尔大学 一种双比色双荧光菲并咪唑探针及制备方法和应用
CN112940718B (zh) * 2021-02-08 2022-06-17 齐齐哈尔大学 一种Cu2+荧光共价有机框架材料及其制备方法和应用
CN113372282B (zh) * 2021-07-01 2023-03-24 齐齐哈尔大学 一种实时检测亚硫酸氢根离子的荧光探针及其制备方法与应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6251280B1 (en) * 1999-09-15 2001-06-26 University Of Tennessee Research Corporation Imprint-coating synthesis of selective functionalized ordered mesoporous sorbents for separation and sensors
CN103755702A (zh) * 2014-01-29 2014-04-30 清华大学 菲并咪唑并异喹啉及其衍生物及其制备方法与应用
CN103865520A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 天津医科大学 基于螯合诱导荧光增强的锌离子荧光探针及其应用
CN104311450A (zh) * 2014-09-23 2015-01-28 西北师范大学 一种可循环监测铜离子的双希夫碱传感器及其合成和应用
CN104914079A (zh) * 2015-05-08 2015-09-16 西北师范大学 双边希夫碱传感器及其合成和在荧光比色连续识别Cu2+和H2PO4-的应用
CN105255481A (zh) * 2015-11-16 2016-01-20 齐齐哈尔大学 一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针及其合成和使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6251280B1 (en) * 1999-09-15 2001-06-26 University Of Tennessee Research Corporation Imprint-coating synthesis of selective functionalized ordered mesoporous sorbents for separation and sensors
CN103865520A (zh) * 2012-12-17 2014-06-18 天津医科大学 基于螯合诱导荧光增强的锌离子荧光探针及其应用
CN103755702A (zh) * 2014-01-29 2014-04-30 清华大学 菲并咪唑并异喹啉及其衍生物及其制备方法与应用
CN104311450A (zh) * 2014-09-23 2015-01-28 西北师范大学 一种可循环监测铜离子的双希夫碱传感器及其合成和应用
CN104914079A (zh) * 2015-05-08 2015-09-16 西北师范大学 双边希夫碱传感器及其合成和在荧光比色连续识别Cu2+和H2PO4-的应用
CN105255481A (zh) * 2015-11-16 2016-01-20 齐齐哈尔大学 一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针及其合成和使用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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