CN108623551B

CN108623551B - 一种并五苯荧光比率探针及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN108623551B
Application number: CN201810126441.4A
Authority: CN
Inventors: 肖志刚; 赵梦婷; 李长发; 曾宪顺
Original assignee: Tianjin University of Technology
Current assignee: Tianjin University of Technology
Priority date: 2018-02-08
Filing date: 2018-02-08
Publication date: 2022-06-03
Anticipated expiration: 2038-02-08
Also published as: CN108623551A

Abstract

一种并五苯荧光比率探针及其制备方法和应用。所述并五苯荧光比率探针的结构式如图3所示。本发明设计合成的新型并五苯荧光比率探针充分利用了D‑π‑A结构，及其荧光比率探针的特点，从而避免在检测过程中因其自身的主体及检测溶剂的原因，对结果造成干扰。通过这种设计，该探针显示出对甲醇具有优良的选择性，展示了该探针在食品领域的初步应用价值。

Description

一种并五苯荧光比率探针及其制备方法和应用

【技术领域】

本发明涉及分子荧光探针技术领域，特别是一种并五苯荧光比率探针及其制备方法和应用。

【背景技术】

近年来，荧光分析技术逐渐成为现代分析技术中的一种重要方法，因其灵敏度高和选择性专一的特性，其在生物、环境、食品和医药中对一些重要物质的识别、检测和监控已经成为主要应用方向。尽管一些常规检测方法如：高分辨液相色谱、质谱、原子吸收光谱、电感耦合等离子体原子发射光谱、电化学传感等方法已经被用于相关物质的分析，由于这些检测方法具有检测步骤复杂、分析耗时。因此，发展高效、快速和灵敏的荧光分析检测技术成为该领域的热点。近年来，以有机荧光探针为基础的荧光分析检测技术展现出灵敏度高、操作简便、重现性好等优点；同时，将一些荧光探针进行修饰后可获得原位检测等功能的具有标记检测性能的荧光探针，便可以用于体系中目标分子的检测。因此，以分子荧光探针为基础的各类荧光分析检测技术逐渐成为生命科学、食品及疾病诊断等领域不可或缺的研究技术；而该技术的关键就是设计并合成满足各种检测目的且具有荧光效应的分子探针材料。

甲醇是一种无色、易挥发的液体，是所有醇类中最简单的一种。由于甲醇便宜，易获取，从而被不法商人用做饮料中乙醇的替代物，而人体中只要摄入10毫升甲醇就可以导致失明，30毫升则会致命。摄入的甲醇被代谢成甲酸或甲酸盐，对中枢神经系统有毒，可能导致失明、昏迷甚至死亡。甲醇的准确鉴定对于检测伪造的酒精饮料尤为重要。因此，开发具有高灵敏度的检测技术进一步检测甲醇在复杂环境中对人体的健康危害成为当务之急。且具有非常重要的科学意义和实用价值。

【发明内容】

本发明的目的在于针对上述技术现状和存在问题，提供一种能够检测甲醇的并五苯荧光比率探针及其制备方法和应用，该荧光探针能快速、灵敏的检测溶液中的甲醇，且裸眼可见反应后溶液的颜色变化。

本发明的技术方案

本发明所设计、合成的并五苯荧光比率探针，其结构式如下所示：

并五苯荧光比率探针制备方法，详细步骤如下：

1)将2-(4-二丁氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和1,4,9,10-四羟基-蒽在甲磺酸中搅拌，加热温度为85℃，反应时间为12h。所述2-(4-二丁氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和1,4,9,10-四羟基-蒽的摩尔比为1:1～1:1.2。

2)将上述反应产物溶液中加水后，用碳酸氢钠中和，之后用二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤，用二氯甲烷和石油醚进行柱层析分离，即得到中间体ZR。中和时加入水的体积与反应产物溶液的体积比是10-14:1。

3)将中间体ZR和浓H₂SO₄酸在乙醇中回流，回流温度为90℃，时间24h，冷却后得红色反应混合物溶液。将生成的红色反应混合物倒入500mL冰水中，加碳酸氢钠固体中和反应液，使pH＝7，之后，将反应混合物搅拌20分钟后，用二氯甲烷萃取收集有机相，并用无水Na₂SO₄干燥，过滤，所得粗产物用二氯甲烷和石油醚过硅胶色谱柱，得到蓝色固体粉末并五苯荧光比率探针ZR1。所述中间体ZR和浓H₂SO₄的摩尔比为1:2；所述中间体ZR和浓H₂SO₄的总重量与溶剂乙醇的重量比为1:3～5。

本发明的优点和有益效果：

本发明设计并合成了一种新型荧光比率探针，该探针在并五苯共轭平面上构建D-π-A结构，有着荧光比率探针的特点，能避免在检测过程中因其自身的主体及检测溶剂的原因对结果造成干扰。同时该探针因在甲醇和其他溶剂中吸收发射波长均不同，对溶液状态下的甲醇有高选择性识别，且能在实验室模拟现实条件下实现对外源性甲醇的检测，其检测限远低于国家标准GB 2757-2012中对食品安全蒸馏酒及其配制酒中的规定。

【附图说明】

图1是荧光探针ZR1在不同醇中对甲醇的选择性识别图谱。

图2是荧光探针ZR1连续滴定的荧光光谱。

图3是荧光探针ZR1的结构式。

【具体实施方式】

制备中间体ZR和ZR1的反应式如下：

实施例1、中间体ZR的制备

制备步骤如下：

1)将2-(4-二丁氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸(0.369g,1.0mmol)和1,4,9,10-四羟基-蒽(0.242g,1.1mmol)加入5mL甲磺酸中搅拌，加热温度为85℃，12h。

2)将反应后的产物溶液中加入200mL冰水搅拌，之后加适量NaHCO₃固体中和产物溶液，使pH＝7，之后用二氯甲烷萃取收集有机相，并用无水Na₂SO₄干燥，过滤，所得固体粗产物用二氯甲烷和石油醚过硅胶色谱柱，得到蓝色固体粉末中间体ZR 0.397g，产率65％。熔点：220-224℃。

¹H NMR(400MHz,CDCl₃,ppm):δ＝15.822(s,1H),14.175(s,1H),8.475-8.419(m,J＝7.5Hz,2H),8.312(d,J＝8.0Hz,1H),8.156(d,J＝6.8Hz,1H),7.808(d,J＝9.6Hz,1H),7.628(t,J＝3.6Hz,2H),7.570(t,J＝7.6Hz,1H),7.460(t,J＝7.2Hz,1H),6.675(s,1H),6.469(d,J＝2Hz,1H),3.326(t,J＝7.6Hz,4H),1.653(m,4H),1.477-1.386(m,J＝7.3Hz,4H),1.024(t,J＝7.2Hz,6H)；¹³C NMR(CDCl₃,100MHz,ppm)185.17,177.14,164.06,161.20,159.30,153.37,136.07,131.87,131.79,131.16,130.46,130.30,127.86,127.39,127.36,126.64,124.95,124.91,109.40,109.36,109.28,107.45,107.36,106.18,50.76,50.70,29.55,20.39,14.06.。

实施例2、并五苯荧光比率探针ZR1的制备

1)将实施例1制得的粗产品ZR(0.397g,0.67mmol)和浓H₂SO₄酸(8ml)加入30mL乙醇中回流，回流温度为90℃，回流24h，冷却后得红色反应混合物溶液。

2)将生成的红色反应混合液倒入500mL冰水中，加适量NaHCO₃固体中和反应液，使pH＝7，之后，将反应混合液搅拌20分钟后，用二氯甲烷萃取收集有机相，并用无水Na₂SO₄干燥，过滤，所得粗产物用二氯甲烷和石油醚过硅胶色谱柱，得到蓝色固体粉末即为并五苯荧光比率探针ZR10.235g，产率59％。熔点：228-230℃。

¹H NMR(400MHz,CDCl₃，ppm):δ＝15.197(s,1H),14.710(s,1H),13.945(s,1H),8.396(t,J＝6Hz,2H),8.263(d,J＝8.0Hz,1H),7.612(d,J＝5.6Hz,2H),7.586(s,1H),7.565(t,J＝2.2Hz,1H),7.530(d,J＝7.6Hz,1H),6.733(d,J＝8.4Hz,1H),6.445(d,J＝2.0Hz,1H),6.385-6.358(m,J＝3.6Hz,1H),4.984(s,1H),3.361(t,J＝7.6Hz,4H),1.752-1.676(m,J＝7.6Hz,4H),1.546(s,1H),1.474-1.381(m,J＝7.4Hz,4H),1.020(t,J＝7.4Hz,6H)；¹³C NMR(CDCl₃,100MHz,ppm)157.533,154.393,149.628,131.533,131.117,131.059,130.857,130.748,130.722,130.675,130.659,130.538,130.317,130.309,129.718,129.306,128.875,128.789,127.488,126.578,125.155,124.876,124.603,104.736,98.962,51.075,29.849,29.758,20.624,14.233.。

实施例3、中间体ZR的制备

1)将2-(4-二丁氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸(0.369g,1.0mmol)和1,4,9,10-四羟基-蒽(0.264g,1.2mmol)加入5mL甲磺酸中搅拌，加热温度为85℃，12h。

2)将反应后的产物溶液中加入200mL冰水搅拌，之后加适量NaHCO₃固体中和产物溶液，使pH＝7，之后用二氯甲烷萃取收集有机相，并用无水Na₂SO₄干燥，过滤，所得固体粗产物用二氯甲烷和石油醚过硅胶色谱柱，得到蓝色固体粉末中间体ZR 0.415g，产率68％。熔点：220-224℃。氢谱和碳谱同实施例1.。

实施例4、并五苯荧光比率探针ZR1的制备

1)将实施例1制得的粗产品ZR(0.397g,0.67mmol)和浓H₂SO₄酸(12ml)加入20mL乙醇中回流，回流温度为90℃，回流24h，冷却后得红色反应混合物溶液。

2)将生成的红色反应混合物倒入500mL冰水中，加NaHCO₃固体中和反应液，使pH＝7，之后，将反应混合物搅拌20分钟后，用二氯甲烷萃取收集有机相，并用无水Na₂SO₄干燥，过滤，所得粗产物用二氯甲烷和石油醚过硅胶色谱柱，得到并五苯荧光比率探针ZR1，蓝色固体粉末0.193g，产率50％。熔点：228-230℃。氢谱和碳谱同实施例2。

实施例5、并五苯荧光比率探针检测溶剂中的甲醇。

将并五苯荧光比率探针ZR1作为荧光检测的信号指示材料，配制成浓度为5×10^-3M的溶液，将该探针溶液加到含有各种醇的检测对象中，使探针的浓度保持在10×10^-6M，混合均匀之后，立即用500nm波长的光激发，测定溶液在606nm波长的发射光谱强度，根据标准曲线即可确定甲醇的含量。见附图2。

运用并五苯荧光比率探针ZR1从不同醇中鉴别甲醇。对甲醇的选择性识别图谱如附图1所示，随着甲醇的增加，在494nm处的吸光度明显降低，而在568nm处出现一个新的吸收峰，且溶液的颜色从洋红色逐渐改变为紫色(见附图1)的插图。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在基于本发明化合物用作荧光染料的相同作用机理的考虑下，还可以做出若干简单推理，得出本发明的化合物的其他应用用途，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种并五苯荧光比率探针中间体的制备方法，步骤如下：

1)将2-(4-二丁氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和1,4,9,10-四羟基-蒽加入甲磺酸中搅拌，加热温度为85℃，反应12h，冷却后得反应产物溶液；

2)将上述反应产物溶液中加入冰水后，用碳酸氢钠中和，之后用二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥、过滤，用二氯甲烷和石油醚进行柱层析分离，即得到中间体ZR，结构式如下：

2.根据权利要求1所述并五苯荧光比率探针中间体的制备方法，其特征在于，所述2-(4-二丁氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和1,4,9,10-四羟基-蒽的摩尔比为1:1～1:1.2，二者的总重量与溶剂甲磺酸的重量比为1:20～1:30。

3.根据权利要求1所述并五苯荧光比率探针中间体ZR的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述中和时，加入水的体积与产物溶液的体积比是10～14:1。

4.并五苯荧光比率探针的制备方法，具体步骤如下：

3)将权利要求1至3任一项方法制备的中间体ZR和浓H₂SO₄在乙醇中加热回流，回流温度为90℃，反应24h，冷却后得产物溶液；

4)将上述得到的产物溶液倒入冰水中，加碳酸氢钠中和，用二氯甲烷萃取除去溶剂后得到粗产品，所得粗产品用二氯甲烷和石油醚进行柱层析分离，得到并五苯荧光比率探针ZR1，结构式如下：

5.根据权利要求4所述并五苯荧光比率探针ZR1的制备方法，其特征在于：所述中间体ZR和浓H₂SO₄的摩尔比为1:2；所述中间体ZR和浓H₂SO₄的总重量与溶剂乙醇的重量比为1:3～5。

6.权利要求4所述方法制备的并五苯荧光比率探针ZR1的应用，其特征在于：所述并五苯荧光比率探针ZR1用于紫外筛选不同溶剂中的甲醇及甲醇含量的荧光分析，检测的具体方法是：将并五苯荧光比率探针ZR1作为荧光检测的信号指示材料，配制成浓度为5×10^-3M的溶液，将该探针溶液加到含有各种醇的检测对象中，使探针的浓度保持在10×10^-6M，混合均匀之后，立即用500nm波长的光激发，测定溶液在606nm波长的发射光谱强度，根据标准曲线确定甲醇的含量。