CN110055058B

CN110055058B - 一种水溶性tnp荧光探针及其制备方法

Info

Publication number: CN110055058B
Application number: CN201910425265.9A
Authority: CN
Inventors: 侯琳熙; 上官明沁; 姜行宗; 何倩; 杨宏杰
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2019-05-21
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2039-05-21
Also published as: CN110055058A

Abstract

本发明属于荧光探针制备技术领域，具体涉及一种水溶性TNP荧光探针及其制备方法。该探针化合物主要由以下步骤制备得到：（1）将2‑(2‑羟基苯基)苯并噻唑和有机碱溶解溶解在二氯甲烷中，再加入4‑溴丁酰氯反应制备中间体；（2）将中间体与叔胺成盐反应，提纯得到具有水溶性的探针化合物。本发明解决了现有技术中TNP检测技术存在的不足，提供一种具有选择性好、灵敏度高、响应速度快及可视化检测特点的有机小分子类TNP检测探针。

Description

一种水溶性TNP荧光探针及其制备方法

技术领域

本发明属于荧光探针制备技术领域，具体涉及一种水溶性TNP荧光探针及其制备方法。

背景技术

当今世界国际关系复杂多变，爆炸等恐怖暴力事件频繁发生，严重危害了世界各国人民群众的生命财产安全和社会稳定，并对国家、地区的安全与稳定构成了威胁。因此，爆炸物的检测分析引起了各国研究机构的高度重视，试图通过分析检测技术手段预判爆炸物存在，降低爆炸物对人类的伤害。2，4，6-三硝基苯酚（2，4，6-trinitrophenol，TNP）属于酚类物质，又称为苦味酸（picric acid，PA）。其原料易得，制备简单，爆炸威力大，是常见的爆炸物之一。同时，TNP也用于农业上的杀菌剂和除霉剂，医药上的杀菌剂和收敛剂。长期接触TNP会引发头痛、恶心、腹泻、发热等症状，对身体伤害很大。随着工业化的发展，大量的TNP排入水中，造成水源污染。TNP广泛的用途，不当的使用会对人类产生很大的危害，因此，迫切需要一种快速识别和敏感检测的技术手段来检测爆炸物以有效地降低爆炸物对人类的伤害，具有十分重要的现实意义。

目前已经报道的TNP的检测方法多为仪器检测方法：如电喷雾电离质谱(ESI-MS)，等离子体解吸质谱 (PD-MS)，近场扫描光学显微镜，表面增强拉曼散射(SERS)，液-液微萃取等。这些方法大多需要复杂的样品预处理和昂贵的仪器，限制了其在实际检测中的应用。

基于荧光的方法由于具有高灵敏度、高选择性、操作简便和实时分析等独特的优势而成为研究者关注的焦点。但是目前报道的荧光探针仍存在一些问题，包括灵敏度低、选择性差、水溶性差以及合成复杂等。总之，发展具有水溶性、高灵敏度、高选择性、合成步骤简单的TNP荧光探针是本领域技术人员急需解决的问题。为此，本领域急需制备一种简单的快速高选择性TNP荧光探针，从而能够有效检测TNP。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种水溶性TNP荧光探针及其制备方法。本发明的水溶性TNP荧光探针，其合成简单、选择性好、灵敏度高、能够快速识别TNP。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水溶性TNP荧光探针，其结构如下：

其中：R为碳原子数为1-16的烷基。

一种水溶性TNP荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

（1）将2.5 mmol 2-(2-羟基苯基)苯并噻唑和有机碱溶解在15 mL的二氯甲烷中，然后逐滴加入3 mmol 4-溴丁酰氯，在常温下搅拌2-3 h；反应完毕后使用石油醚/乙酸乙酯体系进行柱色谱分离得到白色中间体产物；

（2）取步骤（1）得到的白色中间体产物溶于20 mL四氢呋喃中，然后逐滴加入N，N-二甲基叔胺，在常温下搅拌4-6 h；反应完毕后通过重结晶得到季铵盐型纯品探针化合物。

所述步骤（1）中有机碱的用量为：2-(2-羟基苯基)苯并噻唑和有机碱的摩尔比为1∶3；

所述步骤（1）中的有机碱为三乙胺或哌啶；

所述步骤（2）中的白色中间体产物和N，N-二甲基叔胺的摩尔比为1∶2；

所述步骤（2）中的N，N-二甲基叔胺为C₃-C₁₈的叔胺。

本发明的有益效果有：

（1）本发明的水溶性TNP荧光探针可与TNP进行特异性作用，由于探针分子上季胺官能团上的正电荷和TNP上羟基电离产生的负离子发生静电相互作用产生荧光光谱的变化，从而实现对TNP在0–45 μM的定量检测。

（2）本发明的水溶性TNP探针对TNP具有很高的选择性，与其他物质进行作用均不能导致荧光光谱的明显改变。

（3）本发明的水溶性TNP荧光探针对TNP 具有一个快速的响应，能够进行实时的检测。

（4）本发明的水溶性TNP荧光探针是快速高选择性TNP探针，且合成简单，成本低廉，有利于商业化的推广应用。

附图说明

图1实施例1探针样品对TNP的时间响应曲线。

图2不同浓度TNP对实施例2探针样品荧光光谱的响应曲线。

图3不同TNP浓度对实施例2探针样品荧光强度的线性拟合曲线。

图4不同分析物对实施例3探针样品荧光强度响应图。其中编号1–15分别为TNP、2,4,6-三硝基甲苯、甲苯、硝基苯、2,4-二硝基甲苯、4-硝基苯酚、二羟基苯、苯酚、一硝基甲苯、三价铁离子、二价铁离子、铜离子、硫酸根离子、过氧化氢、次氯酸钠。

图5实施例1探针样品的核磁氢谱图。

具体实施方式

本发明提供了一种快速高灵敏高选择性TNP荧光探针的制备方法及其光谱性能。下面将通过借助以下实施例来更详细地说明本发明。以下实施例仅是说明性的，应该明白，本发明并不受下述实施例的限制。

实施例1：

（1）将2.5 mmol 2-(2-羟基苯基)苯并噻唑和7.5 mmol 三乙胺溶解在15 ml的二氯甲烷中，然后逐滴加入3 mmol 4-溴丁酰氯，在常温下搅拌2 h；反应完毕后使用石油醚/乙酸乙酯体系进行柱色谱分离得到白色中间体产物；

（2）取1 mmol步骤（1）得到的白色中间体产物溶于20 ml四氢呋喃中，然后逐滴加入2 mmol 的三甲胺，在常温下搅拌4 h；反应完毕后通过重结晶得到季铵盐型纯品探针化合物。

实施例2：

（1）将2.5 mmol 2-(2-羟基苯基)苯并噻唑和7.5 mmol 三乙胺溶解在15 mL的二氯甲烷中，然后逐滴加入3 mmol 4-溴丁酰氯，在常温下搅拌3 h；反应完毕后使用石油醚/乙酸乙酯体系进行柱色谱分离得到白色中间体产物；

（2）取1 mmol 步骤（1）得到的白色中间体产物溶于20 mL四氢呋喃中，然后逐滴加入2 mmol 的N，N-二甲基丁胺，在常温下搅拌6 h；反应完毕后通过重结晶得到季铵盐型纯品探针化合物。

实施例3：

（2）取1 mmol 步骤（1）得到的白色中间体产物溶于20 mL四氢呋喃中，然后逐滴加入2 mmol 的N，N-二甲基辛胺，在常温下搅拌4 h；反应完毕后通过重结晶得到季铵盐型纯品探针化合物。

实施例4：

（1）将2.5 mmol 2-(2-羟基苯基)苯并噻唑和7.5 mmol 哌啶溶解在15 mL的二氯甲烷中，然后逐滴加入3 mmol 4-溴丁酰氯，在常温下搅拌2 h；反应完毕后使用石油醚/乙酸乙酯体系进行柱色谱分离得到白色中间体产物；

（2）取1 mmol 步骤（1）得到的白色中间体产物溶于20 mL四氢呋喃中，然后逐滴加入2 mmol 的N，N-二甲基十二胺，在常温下搅拌4 h；反应完毕后通过重结晶得到季铵盐型纯品探针化合物。

实施例5：

（1）将2.5 mmol 2-(2-羟基苯基)苯并噻唑和7.5 mmol 哌啶溶解在15 mL的二氯甲烷中，然后逐滴加入3 mmol 4-溴丁酰氯，在常温下搅拌3 h；反应完毕后使用石油醚/乙酸乙酯体系进行柱色谱分离得到白色中间体产物；

（2）取1 mmol 步骤（1）得到的白色中间体产物溶于20 mL四氢呋喃中，然后逐滴加入2 mmol 的N，N-二甲基十六胺，在常温下搅拌6 h；反应完毕后通过重结晶得到季铵盐型纯品探针化合物。

实施例6：

（2）取1 mmol 步骤（1）得到的白色中间体产物溶于20 mL四氢呋喃中，然后逐滴加入2 mmol 的N，N-二甲基丁胺，在常温下搅拌4 h；反应完毕后通过重结晶得到季铵盐型纯品探针化合物。

性能测试：

实施例1制备所得探针样品对TNP的时间响应见图1。通过加入40 μM TNP后每隔15s测量探针的荧光强度变化，图1结果表明探针能在30 s内完成对TNP的响应，具有一个快速的响应时间。

不同浓度TNP对实施例2探针样品荧光光谱的响应曲线见图2，图2结果表明随着TNP浓度的增大，探针的荧光强度逐渐降低，从而实现的TNP的荧光淬灭检测。不同TNP浓度对实施例2探针样品荧光强度的线性拟合曲线见图3，图3结果表明，探针对TNP在0–45 μM浓度范围内具有一个良好的线性关系，从而能够实现定量的检测。

实施例3探针对TNP和不同分析物的荧光光谱响应的测定是在水溶液中进行的，探针配制的浓度为5 μM，TNP和不同分析物的浓度为40 μM，结果见图4。图4结果表明：除了TNP外，其他硝基化合物和常见的干扰离子并不能对探针产生明显的荧光变化，说明探针对TNP具有特异的选择性，而对其他干扰物质没有响应。

图5是实施例1探针样品的核磁氢谱图，核磁数据为¹H NMR (400 MHz, D₂O) δ7.91 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.79 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 7.53 (s, 1H), 7.50 (d, J= 6.9 Hz, 1H), 7.47 (s, 1H), 7.40 (d, J = 7.1 Hz, 1H), 7.36 (d, J = 7.2 Hz,1H), 7.20 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 2.87 (dd, J = 10.3, 6.6 Hz, 2H), 2.79 (s, 9H),2.72 (t, J = 6.6 Hz, 2H), 1.92 – 1.83 (m, 2H)。

虽然用上述实施方式描述了本发明，应当理解的是，在不背离本发明的精神的前提下，本发明可进行进一步的修饰和变动，且这些修饰和变动均属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种水溶性TNP荧光探针，其特征在于：该TNP荧光探针具有如下分子结构：

其中：R为碳原子数为1-16的烷基。

2.一种制备如权利要求1所述的水溶性TNP荧光探针的方法，其特征在于：包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的水溶性TNP荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中有机碱的用量为按摩尔比计，2-(2-羟基苯基)苯并噻唑∶有机碱=1∶3。

4.根据权利要求2所述的水溶性TNP荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的有机碱为三乙胺或哌啶。

5.根据权利要求2所述的水溶性TNP荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，按摩尔比计，白色中间体产物∶N，N-二甲基叔胺=1∶2。

6.根据权利要求2所述的水溶性TNP荧光探针的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的N，N-二甲基叔胺为C₃-C₁₈的叔胺。