CN106349167A - 苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法 - Google Patents

苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106349167A
CN106349167A CN201610754642.XA CN201610754642A CN106349167A CN 106349167 A CN106349167 A CN 106349167A CN 201610754642 A CN201610754642 A CN 201610754642A CN 106349167 A CN106349167 A CN 106349167A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phosphate anion
fluorescent probe
solution
benzimidizole derivatives
benzimidazole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610754642.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN106349167B (zh
Inventor
王丽艳
田莹
何显优
赵冰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qiqihar University
Original Assignee
Qiqihar University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qiqihar University filed Critical Qiqihar University
Priority to CN201610754642.XA priority Critical patent/CN106349167B/zh
Publication of CN106349167A publication Critical patent/CN106349167A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106349167B publication Critical patent/CN106349167B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D235/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, condensed with other rings
    • C07D235/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-diazole or hydrogenated 1,3-diazole rings, condensed with other rings condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D235/04—Benzimidazoles; Hydrogenated benzimidazoles
    • C07D235/06—Benzimidazoles; Hydrogenated benzimidazoles with only hydrogen atoms, hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals, directly attached in position 2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom condensed with one carbocyclic ring
    • C07D209/04—Indoles; Hydrogenated indoles
    • C07D209/08—Indoles; Hydrogenated indoles with only hydrogen atoms or radicals containing only hydrogen and carbon atoms, directly attached to carbon atoms of the hetero ring
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1044—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing two nitrogen atoms as heteroatoms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)

Abstract

苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法，它涉及荧光探针合成及其应用。它要解决现有的在水溶液中检测PO4 3‑的荧光探针种类少、PO4 3‑识别时易受H2PO4 ‑和HPO4 2‑影响以及不能单独直接识别的问题。该荧光探针为1,4‑苯基‑双[(氨甲酰甲基)‑N‑戊烷基苯并咪唑氯化铵]。它采用二氯乙酰对苯二胺和N‑戊烷基苯并咪唑通过季铵化反应合成。将该荧光探针溶解于去离子水配制的HEPES 缓冲溶液中，测试样品加入前后的吸光度值或荧光强度变化来判断PO4 3‑的存在。本发明的荧光探针，可用于水和血液中的PO4 3‑的直接检测。

Description

苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法
技术领域
本发明涉及一类用于磷酸根离子(PO4 3-)荧光识别的新型化合物、尤其涉及苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及其使用方法，属于生物化学领域。
背景技术
由于阴离子在生物学、化学、健康学和环境科学中都扮演着重要的角色，因此对阴离子识别的研究越来越受到人们的关注。 2010年苏东东等人公开发表的文章《基于咪唑的荧光传感器对磷酸二氢根离子的高选择性识别》涉及对磷酸二氢根离子的检测，还有报道对S2-、F-、AcO-和CN-等阴离子的检测。磷酸盐在一些重要的生命进程中起着关键的作用，例如能量储存、基因构筑和信号转换，血液中过量的磷酸盐也会引起一些疾病，例如高磷血症和心血管并发症，增加了发病率和死亡率，同时，磷酸盐是水体富营养化的最重要元凶之一。因此，如何检测水溶液中磷酸根的含量成为环境保护方面的一个重要任务。
目前已报道的识别PO4 3-的探针大多还是在溶剂中检测，选择性不高，易受H2PO4 -和HPO4 2-的影响，探针合成复杂，产率不高，并且很多探针不能直接识别H2PO4 -或HPO4 2-。例如Ya-Wen Wang 等人在Applied Materials Interfaces上公开发表的文章《A Terbium(III)-Complex-Based On-Off Fluorescent Chemosensor for Phosphate Anions inAqueous Solution and Its Application in Molecular Logic Gates》，测试溶剂为二甲基亚砜和水的混合溶液；胡望霞等人公开发表的文章《4′-对二甲氨基苯基-2,2′:6′, 2′′-三联吡啶-锌配合物在含水乙醇介质中对磷酸根离子的高选择性识别研究》，测试溶剂为乙醇和水的混合溶液；Cong Dai等人在Analytical Chemistry上公开发表的文章《Ratiometric Fluorescent Detection of Phosphate in Aqueous Solution Based onNear Infrared Fluorescent Sliver Nanoclusters/Metal-Organic Shell Composite》实现的是复合材料做荧光探针并且复合材料的量子产率不高；杨慧等人公开发表的文章《罗丹明内酰胺和铜离子荧光法检测人工湿地中的磷酸根离子》实现的是罗丹明内酰胺和铜离子先络合再识别PO4 3-。本发明涉及合成了一种可以在水溶液中单独直接检测PO4 3-的苯并咪唑荧光分子探针，苯并咪唑荧光分子探针合成简便、易于分离纯化、产物收率高，且在水溶液中对PO4 3-具有较强的选择性荧光增强识别，识别效果好。其将对生物、医学、化学、环境科学以及生产中的PO4 3-检测具有广泛的应用价值。
发明内容
本发明是要解决现有的在水溶液中检测PO4 3-的荧光探针种类较少，对PO4 3-识别时易受H2PO4 -或HPO4 2-影响且不能单独直接识别，从而提供了一种苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法。
本发明的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，其结构式为：
。
上述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1, 4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]合成方法，按以下步骤进行：
一、称取二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑摩尔比为1:(2.1-2.8)的量加入到带有温度计和回流冷凝装置的三口瓶中，加入二甲基亚砜(DMF)，二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:(8mL-12mL)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至110-130℃，TLC跟踪反应，反应3-6h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:(8-12)混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体苯并咪唑荧光分子探针。
本发明的合成过程可用下面的式子表示：
上述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的使用方法按以下步骤进行：
一、将苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针溶于去离子水配制的HEPES缓冲溶液中，得到荧光探针溶液；其中HEPES 缓冲溶液的pH＝7.4，溶液中荧光探针的浓度为1.0×10-5mol/L ；
二、取荧光探针溶液，向其中加入待测样品，混合均匀，得到样品溶液；
三、用紫外分光光度计测试荧光探针溶液在波长为269nm处的吸光度值A1，再测试样品溶液在波长为269nm处的吸光度值A2，如果A2≤0.85 A1，则可判定样品中含有PO4 3-；或者用荧光光谱仪测试荧光探针溶液在发射波长为409.5nm时的荧光强度B1，再测试样品溶液在发射波长409.5nm时的荧光强度B2，如果B2≥1.10 B1，则可判定样品中含有PO4 3-。
本发明提供了一种在水溶液中检测PO4 3-的苯并咪唑衍生物荧光探针。使用本发明的荧光探针，能选择性的识别PO4 3-，不受I-, Cl-, Br-, CO3 2-, HCO3 -, SO4 2-, NO2 -, AcO-,H2PO4 -, HPO4 2-, BrO3 -, NO3 -, SO3 2-, HSO3 -, F-和SCN-的干扰。用去离子水配制的HEPES溶液作为缓冲溶液，在pH值为6~11范围内，都可以检测PO4 3-，而且响应时间很短，10s内就可以完成检测。用于检测PO4 3-的方法简单、方便、快捷。综上所述，本发明的技术效果是非常明显的，并提供了一种绿色环保，检测操作简单快捷、高选择性识别PO4 3-的苯并咪唑荧光分子探针。
本发明的优点在于该荧光探针合成所需原料廉价易得、合成步骤少、合成方法简单，反应条件易于控制，产物易于处理，收率80.1%。并且提供了一种在水溶液中就能快速、高选择性、直接识别PO4 3-的苯并咪唑衍生物荧光探针，避免了用溶剂检测对环境带来的污染和溶剂带来的干扰问题。
本发明的苯并咪唑衍生物荧光探针可在水溶液中检测PO4 3-，具有极高的应用价值。
附图说明
图1是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵] [M5]荧光探针对不同阴离子的荧光发射光谱图；
图2是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵] [M5]荧光探针在其它阴离子存在的情况下，荧光强度比率变化图，纵坐标表示荧光强度比率，横坐标表示阴离子种类，其中0为空白,1-16分别代表1：I-；2：Cl-；3：Br-；4：CO3 2-；5：HCO3 -；6：SO4 2-；7：NO2 -；8：AcO-；9：H2PO4 -；10：HPO4 2-；11：BrO3 -；12：NO3 -；13：SO3 2-；14：HSO3 -；15：F-；16：SCN-；
图3是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵] [M5]荧光探针在不同的PO4 3-浓度时的紫外吸收光谱图；
图4是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵] [M5]荧光探针在不同的PO4 3-浓度时的紫外吸收强度图；
图5是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵] [M5]荧光探针在不同的pH条件下的荧光发射强度图；
图6是实施例1制备的1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵] [M5]荧光探针和PO4 3-在不同络合时间时的荧光发射强度图。
具体实施方式
具体实施方式一：本实施方式的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]的结构式为：
。
具体实施方式二：具体实施方式一的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]的合成方法。按以下步骤进行：
一、称取二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑摩尔比为1:(2.1-2.8)的量加入到带有温度计和回流冷凝装置的三口瓶中，加入二甲基亚砜(DMF)，二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:(8mL-12mL)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至110-130℃，TLC跟踪反应，反应3-6h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:(8-12)混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体苯并咪唑荧光分子探针。
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一中二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑的摩尔比为1:2.5，二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:10mL；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至三之一不同的是步骤二中反应温度为120℃；其它与具体实施方式二至三之一相同。
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二中反应时间为4.5h；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三中甲醇和乙酸乙酯的体积比为1:10；其它与具体实施方式二至五之一相同。
具体实施方式七：具体实施方式一所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的使用方法按以下步骤进行：
一、将苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针溶于去离子水配制的HEPES缓冲溶液中，得到荧光探针溶液；其中HEPES 缓冲溶液的pH＝7.4，溶液中荧光探针的浓度为1.0×10-5mol/L ；
二、取荧光探针溶液，向其中加入待测样品，混合均匀，得到样品溶液；
三、用紫外分光光度计测试荧光分子探针溶液在波长为269nm处的吸光度值A1，再测试样品溶液在波长为269nm处的吸光度值A2，如果A2≤0.85 A1，则可判定样品中含有PO4 3-；或者用荧光光谱仪测试荧光探针溶液在发射波长为409.5nm时的荧光强度B1，再测试样品溶液在发射波长409.5nm时的荧光强度B2，如果B2≥1.10 B1，则可判定样品中含有PO4 3-。
HEPES缓冲溶液为4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液。
用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例1：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1412mg (7.5mmol) N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至120℃，TLC跟踪反应，反应4.5h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为80.1%。
用核磁共振氢谱和红外光谱对苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针进行表征，得到的结果如下：
1H-NMR: (600 MHz, DMSO) δH: 11.08 (s, 2H, 2-NH-), 9.88 (s, 2H, 2-PhHa-),8.14-8.15 (m, 2H, 2-PhHb-), 8.07-8.09 (m, 2H, 2-PhHe-), 7.69-7.72 (m, 4H, 2-PhHc-, 2-PhHd-), 7.60 (s, 4H, 对苯二胺苯环上的H), 5.58 (s, 4H, 2-CH2-N+), 4.56(t, 4H, J = 6.9 Hz, 2-CH2-N), 1.90-1.95 (m, 4H, 2-CH2-), 1.30-1.37 (m, 8H, 2-CH2-), 0.87 (t, 6H, J = 7.2 Hz, 2-CH3)。
IR (KBr,cm-1) 3 406 cm-1 是-NH 的伸缩振动峰，3 142, 3 035 cm-1 是苯并咪唑环和苯环上Ar-H 伸缩振动吸收峰，2 959 cm-1 是-CH3 的C-H伸缩振动吸收峰，2 934, 2862 cm-1 是-CH2 的C-H伸缩振动吸收峰，1 687 cm-1 是-C=O 的伸缩振动吸收峰，1 588, 1566, 1 513, 1 486 cm-1 是苯并咪唑环和苯环骨架振动吸收峰，751 cm-1 是-(CH2)4- 的平面摇摆吸收峰。
从以上表征的结果可知，苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的结构式为：
，其化学名称为1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵]。
将本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针进行光谱性能测试，步骤如下：
一、储备液的配制
HEPES缓冲溶液：称取1.2g 4-羟乙基哌嗪乙磺酸放入500mL的容量瓶中，用去离子水定容，配成0.01 mol/L的溶液，摇匀，用硝酸和氢氧化钠溶液调pH值，配成pH值为2.0~11.0的缓冲溶液，摇匀，备用；
将苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]用配好的pH = 7.4的HEPES缓冲溶液做溶剂配成浓度为1.0×10-5mol/L的主体储备液，备用；
各种阴离子的配制，以Cl-为例：准确称取58.44 mg氯化钠固体，用配好的pH=7.4的HEPES 缓冲溶液定容至10 mL的容量瓶中，形成0.1 mol/L的Cl-溶液。其它阴离子溶液的配制（I-, Br-, CO3 2-, HCO3 -, SO4 2-, NO2 -, AcO-, H2PO4 -, HPO4 2-, BrO3 -, NO3 -, SO3 2-,HSO3 -, F-, SCN-, PO4 3-）均与Cl-溶液配制方法相同，备用。
二、光谱性能测试
考察苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]对各种阴离子的选择性识别，用配好的pH=7.4的HEPES 缓冲溶液做溶剂。并在激发波长269nm，狭缝宽度为10.0nm的情况下，测定浓度为1.0×10-5mol/L的主体溶液的荧光强度。再向主体溶液中分别加入0.9mmol/L的I-, Cl-, Br-, CO3 2-, HCO3 -, SO4 2-,NO2 -, AcO-, H2PO4 -, HPO4 2-, BrO3 -, NO3 -, SO3 2-, HSO3 -, F-, SCN-和PO4 3-17种离子，分别测定它们的荧光发射光谱，结果如图1，图1表明，主体的荧光发射波长为373nm，荧光强度为195a.u.，加入不同阴离子后，可以看出I-, Cl-, Br-, CO3 2-, HCO3 -, SO4 2-, NO2 -, AcO-,H2PO4 -, HPO4 2-, BrO3 -, NO3 -, SO3 2-, HSO3 -, F-和SCN-16种离子对主体的荧光强度影响不大，强度均在195a.u.左右，而加入PO4 3-时，荧光强度明显增强为574 a.u.，荧光增强2.9倍，且荧光发射波长为409.5nm，与主体相比，明显发生红移，红移了36.5nm。因此，从荧光发射光谱可以初步推断，主体化合物对PO4 3-具有选择识别特性。
探究制备的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]对PO4 3-具有选择性识别的特征。用配制好的主体储备液，向主体溶液中分别加入浓度为0.9mmol/L的I-, Cl-, Br-, CO3 2-, HCO3 -, SO4 2-, NO2 -, AcO-,H2PO4 -, HPO4 2-, BrO3 -, NO3 -, SO3 2-, HSO3 -, F-和SCN-溶液，充分混合后静置10min，再分别加入0.9mmoL的PO4 3-，混合均匀，在激发波长269nm，狭缝宽度为10.0nm的情况下，对其进行荧光发射光谱的测试，取荧光强度比率进行比较，结果如图2， 图2表明，在其它阴离子（I-,Cl-, Br-, CO3 2-, HCO3 -, SO4 2-, NO2 -, AcO-, H2PO4 -, HPO4 2-, BrO3 -, NO3 -, SO3 2-, HSO3 -,F-和SCN-）存在的情况下，主体化合物对PO4 3-识别的荧光强度几乎不受影响，结果表明，其它阴离子的存在并不干扰主体化合物对PO4 3-的识别。因此，本发明的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]对PO4 3-的检测具有一定的研究价值。
考察PO4 3-的浓度对主体吸收强度的影响，用配制好的主体储备液，向主体储备溶液中逐渐增加PO4 3-的浓度（PO4 3-的浓度从0-1.2mmol/L），并对其进行紫外吸收光谱的测试，测试结果如图3所示，图3表明，随着PO4 3-浓度的增加，主体在波长269nm处的吸收强度逐渐降低，当加入PO4 3-浓度为0.65mmol/L时，主体在波长269nm处的吸收强度降到最低，再继续增加PO4 3-浓度时，主体在波长269nm处的吸收强度基本不变。
为了更加直观的观察不同PO4 3-浓度对主体吸收强度变化的影响，绘制图4。
探究溶液酸碱度对主体识别PO4 3-的影响，将1.0×10-5mol/L的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]水溶液及含有0.9mmol/L PO4 3-的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]水溶液，用硝酸或氢氧化钠溶液调节PH值，测定溶液荧光强度在pH值2.0~11.0范围内的变化情况如图5所示，图5表明，pH范围在2.0~6.0时，主体荧光强度和加PO4 3-后的荧光强度接近，并呈现下降趋势；pH范围6.0~11.0时，主体荧光强度基本不变，而向主体溶液加PO4 3-后的荧光强度明显比主体荧光强度大，主体化合物可以实现对PO4 3-的识别。由此可知，本发明的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]能够在生理条件下检测PO4 3-。
此外，主体化合物对PO4 3-识别的荧光响应时间很短，用配制好的主体储备液，向主体溶液中加入浓度为0.9mmol/L的PO4 3-，摇匀。10s时测定其荧光发射光谱，1min时测定其荧光发射光谱，以后每隔一分钟测试一次，测试结果如图6所示，图6表明，在测定时间内，主体化合物的荧光强度基本不变，10s时，加入PO4 3-的主体溶液荧光值就发生明显增强，并且1-10min内，荧光强度基本不变，这说明本发明的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]在水溶液中可以实现对PO4 3-的快速识别，并保持了荧光增强后的稳定性，这个结果对主体在实际应用中具有很大的价值。
本实验合成的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，通过以上实验说明在pH=7.4的HEPES缓冲溶液做溶剂的体系中，主体化合物对PO4 3-有选择性识别作用，且响应迅速，不受其它阴离子干扰，在pH 6.0~11.0范围内，可以实现主体化合物对PO4 3-的荧光识别。
实施例2：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1186mg (6.3mmol)N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至120℃，TLC跟踪反应，反应4.5h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为44.3%。
实施例3：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1299mg (6.9mmol)N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至120℃，TLC跟踪反应，反应4.5h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为67.5%。
实施例4：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1581mg (8.4mmol)N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至120℃，TLC跟踪反应，反应4.5h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为61.2%。
实施例5：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1412mg (7.5mmol)N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至110℃，TLC跟踪反应，反应4.5h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为74.4%。
实施例6：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1412mg (7.5mmol)N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至130℃，TLC跟踪反应，反应4.5h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为72.2%。
实施例7：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1412mg (7.5mmol)N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至120℃，TLC跟踪反应，反应3h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为66.2%。
实施例8：本实施例的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法如下：
一、称取783mg (3mmol)二氯乙酰对苯二胺与1412mg (7.5mmol)N-戊烷基苯并咪唑加入到带有温度计和回流冷凝装置的100mL的三口瓶中，加入30mL二甲基亚砜(DMF)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至120℃，TLC跟踪反应，反应6h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:10混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]，即为苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，熔点为244.4-245.9℃。经计算，产率为76.2%。

Claims (7)

1.苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针，其特征在于该荧光探针为1,4-苯基-双[(氨甲酰甲基)-N-戊烷基苯并咪唑氯化铵][M5]的合成方法按以下步骤进行：
一、称取二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑摩尔比为1:(2.1-2.8)的量加入到带有温度计和回流冷凝装置的三口瓶中，加入二甲基亚砜(DMF)，二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:(8mL-12mL)，搅拌直至溶解，得到反应混合物；
二、将反应混合物升温至110-130℃，TLC跟踪反应，反应3-6h结束，冷却至室温，过滤得到粗产物；
三、将甲醇和乙酸乙酯以体积比为1:(8-12)混合，用混合溶剂对粗产物重结晶三次，将晶体置于40℃烘箱干燥至恒重，得到浅黄色固体苯并咪唑荧光分子探针。
2.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法，其特征在于步骤一中二氯乙酰对苯二胺和N-戊烷基苯并咪唑的摩尔比为1:2.5。
3.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法，其特征在于步骤一中二氯乙酰对苯二胺的物质的量与DMF的体积的比为1mmol:10mL。
4.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法，其特征在于步骤二中反应温度为120℃。
5.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法，其特征在于步骤二中反应时间为4.5h。
6.根据权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的合成方法，其特征在于步骤三中甲醇和乙酸乙酯的体积比为1:10。
7.权利要求1所述的苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针的使用方法，其特征在于该方法按以下步骤进行：
一、将苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针溶于去离子水配制的HEPES缓冲溶液中，得到荧光探针溶液；其中HEPES 缓冲溶液的pH＝7.4，溶液中荧光分子探针的浓度为1.0×10- 5mol/L；
二、取荧光探针溶液，向其中加入待测样品，混合均匀，得到样品溶液；
三、用紫外分光光度计测试荧光分子探针溶液在波长为269nm处的吸光度值A1，再测试样品溶液在波长为269nm处的吸光度值A2，如果A2≤0.85 A1，则可判定样品中含有PO4 3-；或者用荧光光谱仪测试荧光探针溶液在发射波长为409.5nm时的荧光强度B1，再测试样品溶液在发射波长409.5nm时的荧光强度B2，如果B2≥1.10 B1，则可判定样品中含有PO4 3-。
CN201610754642.XA 2016-10-21 2016-10-21 苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法 Active CN106349167B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610754642.XA CN106349167B (zh) 2016-10-21 2016-10-21 苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610754642.XA CN106349167B (zh) 2016-10-21 2016-10-21 苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106349167A true CN106349167A (zh) 2017-01-25
CN106349167B CN106349167B (zh) 2018-10-19

Family

ID=57857070

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610754642.XA Active CN106349167B (zh) 2016-10-21 2016-10-21 苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106349167B (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108822130A (zh) * 2018-07-30 2018-11-16 天津师范大学 苯并咪唑环番及其制备方法与应用
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
CN111777598A (zh) * 2020-08-10 2020-10-16 齐齐哈尔大学 一种检测Cu2+并能利用Cu2+检测HPO42–的荧光探针及其制备方法和应用
CN112538051A (zh) * 2020-12-17 2021-03-23 桂林理工大学 一种用于氟乐灵检测的苯并咪唑荧光探针及其合成方法
CN113004206A (zh) * 2021-03-11 2021-06-22 齐齐哈尔大学 一种萘衍生物类荧光探针及其制备方法和应用
CN113372282A (zh) * 2021-07-01 2021-09-10 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
CN113880851A (zh) * 2021-11-12 2022-01-04 广东科学技术职业学院 一种三芴桥联的六咪唑大环化合物及其制备方法和应用
CN114018880A (zh) * 2021-10-22 2022-02-08 杭州食疗晶元生物科技有限公司 基于内源活性中间体对纯净水和天然矿泉水的鉴别方法
CN114479104A (zh) * 2022-01-24 2022-05-13 辽宁大学 一种基于可视化串联检测Pi和邻苯二胺的试剂及检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102495035A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 江南大学 磷酸根离子的快速、高效荧光检测方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102495035A (zh) * 2011-12-06 2012-06-13 江南大学 磷酸根离子的快速、高效荧光检测方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUMARESH GHOSH ET AL.: "Design and synthesis of an ortho-phenylenediamine-based open cleft: a selective fluorescent chemosensor for dihydrogen phosphate", 《TETRAHEDRON LETTERS》 *
KUMARESH GHOSH ET AL.: "Enediyne scaffold-based highly selective chemosensor for ratiometric sensing of H2PO4- ions", 《TETRAHEDRON LETTERS》 *
KUMARESH GHOSH ET AL.: "Ortho-phenylenediamine-based open and macrocyclic receptors in selective sensing of H2PO4-, ATP and ADP under different conditions", 《ORGANIC & BIOMOLECULAR CHEMISTRY》 *
P.N. MUSKAWAR ET AL.: "Facile esterification of carboxylic acid using amide functionalized benzimidazolium dicationic ionic liquids", 《APPLIED CATALYSIS A: GENERAL》 *
周丽丽等: "一种能选择性识别磷酸根离子的金属配合物化学敏感器", 《化学学报》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108822130B (zh) * 2018-07-30 2021-03-23 天津师范大学 苯并咪唑环番及其制备方法与应用
CN108822130A (zh) * 2018-07-30 2018-11-16 天津师范大学 苯并咪唑环番及其制备方法与应用
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
CN111777598A (zh) * 2020-08-10 2020-10-16 齐齐哈尔大学 一种检测Cu2+并能利用Cu2+检测HPO42–的荧光探针及其制备方法和应用
CN112538051B (zh) * 2020-12-17 2022-03-22 桂林理工大学 一种用于氟乐灵检测的苯并咪唑荧光探针及其合成方法
CN112538051A (zh) * 2020-12-17 2021-03-23 桂林理工大学 一种用于氟乐灵检测的苯并咪唑荧光探针及其合成方法
CN113004206A (zh) * 2021-03-11 2021-06-22 齐齐哈尔大学 一种萘衍生物类荧光探针及其制备方法和应用
CN113004206B (zh) * 2021-03-11 2022-06-17 齐齐哈尔大学 一种萘衍生物类荧光探针及其制备方法和应用
CN113372282A (zh) * 2021-07-01 2021-09-10 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
CN114018880A (zh) * 2021-10-22 2022-02-08 杭州食疗晶元生物科技有限公司 基于内源活性中间体对纯净水和天然矿泉水的鉴别方法
CN114018880B (zh) * 2021-10-22 2024-02-27 杭州食疗晶元生物科技有限公司 基于内源活性中间体对纯净水和天然矿泉水的鉴别方法
CN113880851A (zh) * 2021-11-12 2022-01-04 广东科学技术职业学院 一种三芴桥联的六咪唑大环化合物及其制备方法和应用
CN113880851B (zh) * 2021-11-12 2022-07-29 广东科学技术职业学院 一种三芴桥联的六咪唑大环化合物及其制备方法和应用
CN114479104A (zh) * 2022-01-24 2022-05-13 辽宁大学 一种基于可视化串联检测Pi和邻苯二胺的试剂及检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106349167B (zh) 2018-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106349167A (zh) 苯并咪唑衍生物磷酸根离子荧光探针合成及使用方法
Zhang et al. A naphtholic Schiff base for highly selective sensing of cyanide via different channels in aqueous solution
CN105924449B (zh) 一种检测汞离子反应型荧光素类荧光探针制备与应用
Wang et al. A colorimetric probe based on diketopyrrolopyrrole and tert-butyl cyanoacetate for cyanide detection
Huo et al. The synthesis, characterization of three isomers of rhodamine derivative and their application in copper (II) ion recognition
CN103992292B (zh) 一种希夫碱类传感器分子及其合成和荧光比色检测水中cn-的应用
CN107629008B (zh) 一种菲并咪唑小分子Fe3+荧光探针及其合成方法
AU2020102202A4 (en) Ratiometric fluorescent probe for ph measurment and preparation method and use thereof
CN110483461A (zh) 一种检测亚硝酸根离子荧光探针及其制备方法与使用方法
Kumar et al. Acrylonitrile embedded benzimidazole-anthraquinone based chromofluorescent sensor for ratiometric detection of CN− ions in bovine serum albumin
Yadav et al. Colorimetric assay of fluoride goes digital: On the spot testing of F− ions in water using smartphone's digital imaging and test strip assay by a novel chromofluorogenic receptor based on 1, 8-naphthalimide
CN107459483A (zh) 一种细胞膜靶向h2s荧光探针及其制备方法和应用
CN102879369B (zh) 2,2'-联苯并咪唑作为受体分子在检测识别cn-中的应用
Su et al. 1, 9-Dihydro-3-phenyl-4H-pyrazolo [3, 4-b] quinolin-4-one, a novel fluorescent probe for extreme pH measurement
CN104151867B (zh) 温度与pH双响应型环糊精探针及其制备方法
Wu et al. Highly sensitive optical chemosensor for the detection of Cu 2+ using a rhodamine B spirolatam
Li Benzimidazole-isoquinolinone functioned thiourea for selective and reversible recognition of fluoride ion
Wu et al. Two coumarin formhydrazide compounds as chemosensors for copper ions
Wang et al. Two highly sensitive Schiff-base fluorescent indicators for the detection of Zn 2+
Gurusamy et al. Fluorescence chemosensor for anion recognition, solvatochromism and protein binding studies based on Schiff-base derivative
CN102827176B (zh) 一种荧光素分子探针材料的制备方法与应用
CN105778897B (zh) pH敏感荧光染料及其制备方法和应用
Wen et al. One-step construction of a novel AIE probe based on diaminomaleonitrile and its application in double-detection of hypochlorites and formaldehyde gas
CN107235985A (zh) 一种检测二价铜离子的荧光探针及其制备方法与应用
CN103012375B (zh) 吡啶基三氮唑甲基取代的吖啶衍生物及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant