CN108047210B - 一种均三嗪分子探针及其制备方法和应用 - Google Patents

一种均三嗪分子探针及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种均三嗪分子探针及其制备方法和应用，属于分析化学技术领域。本发明所述的分子探针由三聚氰氯和4‑氨基‑1,2,4‑三氮唑一步反应制得。该制备方法，易操作，原料成本低廉，反应过程容易控制，产品纯化处理简单，收率高，纯度高。该分子探针不仅应用于有机溶剂中Cu（II）离子含量的检测，还可目视定性检测。在分析检测领域具有广阔的应用前景。

Description

一种均三嗪分子探针及其制备方法和应用
技术领域
本发明一种均三嗪基分子探针及其制备方法，属于分析化学技术领域。
背景技术
重金属污染一直以来都备受关注。常见的污染成分之一金属铜，主要来源于工业三废、汽车尾气、农药化肥等，其离子存在形式主要为二价铜离子。对人体而言， 铜是体内重要的微量元素，铜离子对于维持和调节机体正常代谢都起着至关重要的作用，但浓度过高会扰乱生命系统的正常活动而使细胞中毒，引起严重的铜代谢障碍疾病，例如，威尔逊氏症、阿尔茨海默症、 家族性肌萎缩侧索硬化症、 帕金森综合症等；鉴于铜对人类健康、生态系统和食品安全方面产生的巨大危害,我国国标规定下列食品中铜含量不能超过：粮食10mg/kg、豆类 20mg/kg、蔬菜 10mg/kg、水果 10mg/kg、肉类 10mg/kg、水产类 50mg/kg、豆类 5mg/kg （GB5009.13）；美国环境保护局规定饮用水中铜离子的含量，不能超过20μM。因此，对日常食物、 土壤及水体等生活环境中的铜离子进行安全检测具有重要意义。
近年来，检测铜离子的探针不断出现，目前常用的检测铜离子方法有原子吸收法、电化学方法、 元素分析及等离子体-质谱等方法， 但在运用这些检测方法时， 往往存在对样品的预处理比较复杂、 耗时长等问题。荧光分析检测方法能够基本克服上述问题， 具有快速简便、检测灵敏等特点。因此， 探索一种制备方法简单，且原料成本低廉，具有工业应用前景的铜离子探针的制备方法，且具有检测灵敏度高、响应快、选择性好等优点的检测方法，应用前景广阔。
发明内容
本发明所要解决的技术任务之一是针对现有技术的不足，提供一种分子探针及其制备方法，该制备方法简单，且原料成本低廉，具有工业应用前景。
本发明的技术任务之二是提供该分子探针的用途，该化合物具有良好的稳定性，对金属铜离子响应时间短，且不存在共存离子影响检测，检测仪器成本低、分析效率高、操作方便，操作技术要求低。
本发明技术方案如下：
1.一种均三嗪基分子探针，该分子探针由三聚氰氯和4-氨基-1,2,4-三氮唑一步反应制得，具有如下所示结构：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
2. 一种均三嗪基分子探针的制备方法，制备步骤如下：
向50-60 mL水中，加入0.031-0.033 mol的4-氨基-1,2,4-三氮唑、0.032-0.035mol 碳酸钠，冰浴搅拌10 min后，在5-10 min滴加三聚氰氯溶液，100 ℃，搅拌8-10小时，冷却到室温，抽滤，用2-5℃水洗涤三次，70 ℃干燥，制得均三嗪基荧光探针，产率92-95%；
所述三聚氰氯溶液，是0.01 mol三聚氰氯溶于20-30 mL的 1，4-二氧六环得到的混合溶液。
所述三聚氰氯和4-氨基-1,2,4-三氮唑在当地化学试剂公司购买。
3. 如上所述的均三嗪基分子探针作为检测铜（II）离子的应用
（1）用N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解分子探针，配成分子探针DMF储备液，该储备液为无色；准确称取铜盐溶于DMF中，配成铜盐DMF储备液；
所述铜盐，选自下列之一：硝酸铜、氯化铜和硫酸铜；
用分子探针DMF储备液和铜盐DMF储备液及DMF溶剂，配制探分子探针和铜盐浓度分别为3.3×10-10 — 3.0×10-2 mol/L系列混合液，在日光条件下，该系列溶液随浓度的增加，颜色由浅黄逐渐增强至浅绿色，表明分子探针对铜（II）离子可进行目视定性检测，是一种具有生色传感功能的荧光探针；
（2）准确量取铜盐DMF储备液，用DMF稀释至2μmol/L；准确量取分子探针DMF储备液，用DMF稀释至2 μmol/L；将两溶液等体积共混，铜（II）离子和探针分子浓度均为1 μmol/L。
吸收光谱在TU-1901型紫外-可见分光光度计上测量，扫描范围为200-600 nm；
荧光光谱在岛津PF-3501PC荧光分光光度计上测量，激发波长为426 nm；
在25℃下，每隔一段时间，在426nm激发波长下，检测反应液的荧光信号强度， 反应7 min后， 反应液在501 nm处的荧光强度不再改变，表明本发明分子探针能在短时间内快速检测Cu（II）离子。
（3）分别准确量取（2）中的铜盐DMF和分子探针DMF储备液，用DMF稀释，等体积充分混合，配制探针分子和Cu（II）离子浓度均为1.0×10-9 mol/L— 1.0×10-2 mol/L的系列混合液，在25℃下反应7 min后，在426 nm激发波长下，检测反应液的荧光信号强度；荧光探针与不同浓度的Cu（II）离子反应后，荧光强度在501nm处大大增强，且随着Cu（II）离子浓度由1.0×10-9 mol/L—1.0×10-2 mol/L增加，荧光强度逐渐增强；表明本发明荧光探针可作为Cu（II）离子定性或定量检测的分子探针；
所述铜盐，选自下列之一：硝酸铜、氯化铜和硫酸铜。
（4）向系列2.0×10-3 mol/L分子探针DMF溶液中，分别加入等体积2.0×10-3 mol/L金属离子DMF溶液；荧光探针和金属离子终浓度始终为1.0×10-3 mol/L；所述金属离子，对应的盐如下：Cu(NO3)2、Pt(NO3)2、Zn(NO3)2、 K NO3、Na NO3、Li NO3、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Cr(NO3)3、Cd(NO3)2、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Mn(NO3)2、NH4 NO3、Hg(NO3)2；
在25℃下反应7 min后，在426 nm激发波长下，检测反应液的荧光信号强度，研究荧光探针与不同金属离子相互作用性质；
荧光探针和Cu（II）离子在501 nm处的荧光强度为452；荧光探针和其它金属离子在501 nm处的荧光强度不超过70，表明荧光探针对Cu（II）离子表现出优异的选择性。
本发明有益的技术效果：
（1）本发明分子探针的制备方法简单，易于纯化，原料价格低廉。
（2）本发明公开的分子探针，由于三嗪环与邻位三个亚胺基以及三氮唑基形成大的共轭体系，对二价铜离子进行快速检测，选择性好，抗其他金属离子干扰能力强；测试样品无需前处理；对金属铜离子响应时间短，因此，可方便检测有机溶剂中的Cu（II）离子。
（3）本发明公开的分子探针，在DMF溶液中为无色溶液，但与二价铜离子作用后，溶液荧光信号明显增强，是一种具有生色传感功能的荧光探针，对样品可进行目视定性检测。
（4）本发明公开的分子探针，具有良好的化学稳定性，热分解温度在200℃以上，满足荧光探针使用要求。
(5) 本发明的铜离子荧光探针，灵敏度高。
具体实施方式
为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例对本发明的内容作进一步地说明， 但本发明的保护内容不局限于以下实施例。
实施例1一种均三嗪基分子探针的制备方法
向50 mL水中，加入0.031 mol的4-氨基-1,2,4-三氮唑、0.032 mol 碳酸钠，冰浴搅拌10 min后，在5 min滴加三聚氰氯溶液，100 ℃，搅拌8小时，冷却到室温，抽滤，用2℃水洗涤三次，70 ℃干燥，制得均三嗪基荧光探针，产率92-%；
所述三聚氰氯溶液，是0.01 mol三聚氰氯溶于20 mL的 1，4-二氧六环得到的混合溶液。
实施例2一种均三嗪基分子探针的制备方法
向60 mL水中，加入0.033 mol的4-氨基-1,2,4-三氮唑、0.035 mol 碳酸钠，冰浴搅拌10 min后，在10 min滴加三聚氰氯溶液，100 ℃，搅拌10小时，冷却到室温，抽滤，用5℃水洗涤三次，70 ℃干燥，制得均三嗪基荧光探针，产率95%；
所述三聚氰氯溶液，是0.01 mol三聚氰氯溶于30 mL的 1，4-二氧六环得到的混合溶液。
实施例3一种均三嗪基分子探针的制备方法
向55 mL水中，加入0.032 mol的4-氨基-1,2,4-三氮唑、0.034 mol 碳酸钠，冰浴搅拌10 min后，在7 min滴加三聚氰氯溶液，100 ℃，搅拌9小时，冷却到室温，抽滤，用4℃水洗涤三次，70 ℃干燥，制得均三嗪基荧光探针，产率93%；
所述三聚氰氯溶液，是0.01 mol三聚氰氯溶于25 mL的 1，4-二氧六环得到的混合溶液。
实施例4
实施例1-3所述的均三嗪基分子探针，具有如下所示结构：
Figure 155906DEST_PATH_IMAGE001
。
实施例5 实施例1-4所述的均三嗪基分子探针作为检测铜（II）离子的应用
（1）用N，N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解均三嗪基分子探针，配成分子探针DMF储备液，该储备液为无色；准确称取硝酸铜溶于DMF中，配成硝酸铜DMF储备液；
用分子探针DMF储备液和硝酸铜DMF储备液及DMF溶剂，配制探分子探针和硝酸铜浓度分别为3.3×10-10 — 3.0×10-2 mol/L系列混合液，在日光条件下，该系列溶液随浓度的增加，颜色由浅黄逐渐增强至浅绿色，表明分子探针对铜（II）离子可进行目视定性检测，是一种具有生色传感功能的荧光探针；
（2）准确量取硝酸铜DMF储备液，用DMF稀释至2μmol/L；准确量取分子探针DMF储备液，用DMF稀释至2 μmol/L；将两溶液等体积共混，铜（II）离子和探针分子浓度均为1 μmol/L。
吸收光谱在TU-1901型紫外-可见分光光度计上测量，扫描范围为200-600 nm；
荧光光谱在岛津PF-3501PC荧光分光光度计上测量，激发波长为426 nm；
在25℃下，每隔一段时间，在426nm激发波长下，检测反应液的荧光信号强度， 反应7 min后， 反应液在501 nm处的荧光强度不再改变，表明本发明分子探针能在短时间内快速检测Cu（II）离子。
（3）分别准确量取（2）中的硝酸铜DMF和分子探针DMF储备液，用DMF稀释，等体积充分混合，配制探针分子和Cu（II）离子浓度均为1.0×10-9 mol/L— 1.0×10-2 mol/L的系列混合液，在25℃下反应7 min后，在426 nm激发波长下，检测反应液的荧光信号强度；荧光探针与不同浓度的Cu（II）离子反应后，荧光强度在501nm处大大增强，且随着Cu（II）离子浓度由1.0×10-9 mol/L—1.0×10-2 mol/L增加，荧光强度逐渐增强；表明本发明荧光探针可作为Cu（II）离子定性或定量检测的分子探针；
（4）向系列2.0×10-3 mol/L分子探针DMF溶液中，分别加入等体积2.0×10-3 mol/L金属离子DMF溶液；荧光探针和金属离子终浓度始终为1.0×10-3 mol/L；所述金属离子，对应的盐如下：Cu(NO3)2、Pt(NO3)2、Zn(NO3)2、 K NO3、Na NO3、Li NO3、Ni(NO3)2、Co(NO3)2、Fe(NO3)3、Al(NO3)3、Cr(NO3)3、Cd(NO3)2、Mg(NO3)2、Ca(NO3)2、Mn(NO3)2、NH4 NO3、Hg(NO3)2；
在25℃下反应7 min后，在426 nm激发波长下，检测反应液的荧光信号强度，研究荧光探针与不同金属离子相互作用性质；
荧光探针和Cu（II）离子在501 nm处的荧光强度为452；荧光探针和其它金属离子在501 nm处的荧光强度不超过70，表明荧光探针对Cu（II）离子表现出优异的选择性。
实施例6
除了氯化铜替换硝酸铜外，其它同实施例5。
实施例7
除了硫酸铜替换硝酸铜外，其它同实施例5。

Claims (3)

1.一种均三嗪基分子探针，其特征在于，该分子探针由三聚氰氯和4-氨基-1,2,4-三氮唑一步反应制得，具有如下所示结构：
Figure FDA0002161817250000011
2.一种均三嗪基分子探针的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：
向50-60mL水中，加入0.031-0.033mol的4-氨基-1,2,4-三氮唑、0.032-0.035mol碳酸钠，冰浴搅拌10min后，在5-10min滴加三聚氰氯溶液，100℃，搅拌8-10小时，冷却到室温，抽滤，用2-5℃水洗涤三次，70℃干燥，制得均三嗪基荧光探针，产率92-95％；所述三聚氰氯溶液，是0.01mol三聚氰氯溶于20-30mL的1，4-二氧六环得到的混合溶液；
所述均三嗪基荧光探针，具有如下所示结构：
Figure FDA0002161817250000012
3.权利要求1所述的均三嗪基分子探针作为检测铜(II)离子的应用。
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