CN111732574B - 一种萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针及其制备方法和用途 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种萘酰亚胺‑肼吡啶衍生物荧光探针及其制备方法和用途，其中荧光探针的结构式如下：

本发明萘酰亚胺‑肼吡啶衍生物荧光探针能特异性识别Cu²⁺，在含水介质中进行荧光光谱测定，可以通过荧光强度的变化实现对Cu²⁺的定性或定量检测；应用本发明的萘酰亚胺‑肼吡啶衍生物荧光探针制成试纸，能在365nm紫外灯下通过荧光强度变化实现对Cu²⁺的定性检测。

Description

一种萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于金属离子检测技术领域，具体涉及一种萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针及其制备方法和用途。

背景技术

铜是人体必需的微量元素，为血液正常成分，机体内的生化功能主要是催化作用。含铜金属酶在人体有着重要的生理功能。人体缺乏铜会导致新陈代谢紊乱、损害肝脏等，引起贫血、骨和动脉异常、运动障碍和知觉神经障碍，过度累积与帕金森病、阿尔茨默症等病症都有密切关系。人体内血清铜正常值100～120μg/dl，铜主要从日常饮食中摄入，为了维持健康，成人每公斤体重每天应摄入0.03毫克铜。当铜缺乏时，肠道对铁的吸收量会变少，这样便会让肝、脾内“铁库”储存铁量减少，导致组织中储存的铁变得难以利用，血清铁降低。

有机小分子荧光探针检测法由于其具有操作简便、灵敏高、可直接观察、选择性好、检测快速等优点,是一种良好的检测方法，目前已经开发出众多的有机小分子荧光探针用于铜离子的检测。开发新型的荧光探针用于铜离子的检测，对食品安全、化妆品研究和水中铜离子的检测等都具有重要的意义。

发明内容

本发明旨在提供一种萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针及其制备方法和用途，所要解决的技术问题是通过分子设计合成能够检测识别Cu²⁺的荧光探针。

本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针，化学式为C₂₉H₂₇N₅O₂，结构式如下：

本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

称取0.382g化合物1和0.130g 2-肼吡啶溶于20mL无水乙醇中，搅拌溶解后，加入两滴冰醋酸作催化剂，升温至80℃回流反应6h；反应结束后冷却，抽滤，无水乙醇重结晶，抽滤、洗涤并干燥，得到目标产物。

本发明合成过程如下：

本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的用途，是在检测Cu²⁺的过程中作为检测试剂使用。

本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的应用，是在检测Cu²⁺的过程中作为检测试剂使用。所述萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针作为检测试剂用于检测Cu²⁺时，检测限为64.98nM。

进一步地，本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针能特异性识别Cu²⁺，通过荧光方式可检测Cu²⁺。在荧光光谱中的荧光强度与Cu²⁺浓度成正比，随着Cu²⁺浓度的增加而增加。所述探针在含水介质中进行荧光光谱测定，通过荧光强度的变化实现对Cu²⁺的定性或定量检测。

所述含水介质是由乙腈和水按体积比4：6的比例混合构成。

此外，还可以利用所述萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针制备检测试纸，在365nm紫外灯下进行观察，通过光的强度和颜色的变化实现对Cu²⁺的定性检测。

本发明的制备条件简单，该荧光探针在荧光条件下能对Cu²⁺有响应。

附图说明

图1为本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的核磁共振氢谱。

图2为本发明二萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针在乙腈和水体积比为4：6的混合溶液中加入不同金属离子的荧光光谱(λ_ex＝360nm)。

图3为本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针在乙腈和水体积比4：6的混合溶液中在440nm处的荧光强度与Cu²⁺浓度的关系。

图4为本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物探针在乙腈和水体积比为4：6的混合溶液中加入0-30μM不同浓度Cu²⁺后的荧光光谱图(λ_ex＝360nm)。

图5为本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针中在乙腈和水体积比为4：6的混合溶液中金属离子干扰柱状图。

图6为本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针制成的检测试纸在加入不同金属离子时365nm紫外灯照射下的图片。

具体实施方式

本发明可以通过以下的实施例进一步说明，但不仅仅局限于实施例。

实施例1：萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的制备与表征

称取0.382g化合物1和0.130g 2-肼吡啶溶于20mL无水乙醇中，搅拌溶解后，加入两滴冰醋酸作催化剂，升温至80℃回流反应6h；反应结束后冷却，抽滤，无水乙醇重结晶，抽滤、洗涤并干燥，得到目标产物。

图1为本发明萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的核磁共振氢谱。¹H NMR(600MHz,d6-DMSO)δ：11.03(s,1H),8.57(dd,J＝7.3,2.3Hz,2H),8.32(d,J＝8.5Hz,1H),8.14(d,J＝5.9Hz,2H),7.91–7.81(m,4H),7.70–7.64(m,1H),7.62(d,J＝8.1Hz,2H),7.31(d,J＝8.4Hz,1H),6.81–6.78(m,1H),4.13–4.09(m,2H),2.32(t,J＝7.0Hz,2H),2.14(s,6H),1.79(dt,J＝14.5,7.1Hz,2H).

实施例2：萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针对Cu²⁺的特异性识别

称取萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针溶于DMSO中，配置1mM的探针溶液。以乙腈和水体积比为4：6的混合溶液做溶剂，配置10μM的探针溶液，并在每个试管加入该探针溶液以及5倍当量的Cu²⁺，Ni²⁺，Mg²⁺，Li²⁺，Co²⁺，Na⁺，Ag⁺，Mn²⁺，Ca²⁺，Fe²⁺，K⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Cd²⁺，Al³⁺，Zn²⁺，Cr³⁺，Fe³⁺。从图2可以看出该探针可特异性识别Cu²⁺，对其他离子几乎不响应。在多种干扰离子存在下检测荧光探针对Cu²⁺的专一选择性，结果如图5所示。这些干扰离子对探针几乎不响应，然后加入Cu²⁺，荧光强度显著增强。结果表明，荧光探针对Cu²⁺具有高选择性。

实施例3：萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针荧光探针荧光强度与Cu²⁺浓度的相关性

称取萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针溶于DMSO中，配置1mM的探针溶液。以乙腈和水体积比为4：6的混合溶液做溶剂，配置10μM的探针溶液。取10μM的探针溶液4mL于试管中，再分别取1-30μL 10mM的Cu²⁺溶液滴入试管中。测定这些待测溶液的荧光光谱(如图3所示)，随着溶液浓度的增加，该探针的荧光强度逐渐增强,插图是探针溶液中加入Cu²⁺在365nm的紫外灯下的照片。取10mM的Cu²⁺溶液1-20μL时，该探针的荧光强度与加入量的线性系数R²＝0.991(如图4所示)，这表明本发明的荧光探针在荧光光谱中可以定量的检测Cu²⁺。并且通过应用公式计算出Cu²⁺探针的检测限为64.98nM。公式为检测限＝3σ/k，其中σ是空白测量值的标准偏差(σ＝0.69)，k是荧光强度对Cu²⁺浓度图的斜率。这一检测限远低于美国EPA和一些已报道基于反应的荧光传感器的Cu²⁺(饮用水中20μM)标准值。

实施例4：萘酰亚胺-肼吡啶衍生物的铜离子荧光探针试纸

称取目标产物溶于DMSO中，配置1mM的探针溶液。将溶液取1mL于容量瓶中，配置水：乙腈＝6：4的溶剂装在容量瓶定容得10μM探针溶液。将准备好的空白滤纸用10μM探针溶液浸泡处理，取出烘干。将50μM Cu²⁺，Ni²⁺,Mg²⁺,Li²⁺,Co²⁺,Na⁺,Ag⁺,Mn²⁺,Ca²⁺,Fe²⁺,K⁺,Pb²⁺,Hg²⁺,Cd²⁺,Al³⁺，Zn²⁺,Cr³⁺,Fe³⁺，空白溶液滴入上述试纸后，在365nm紫外灯下可观察到，滴加了Cu²⁺溶液的试纸荧光强度显著增强，发出明亮的蓝光，说明该探针可制备成Cu²⁺检测试纸，用于Cu²⁺的定性检测。

Claims (7)

1.一种萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针，其特征在于：

所述萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的化学式为C₂₉H₂₇N₅O₂，结构式如下：

2.一种权利要求1所述的萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

称取化合物1和2-肼吡啶溶于无水乙醇中，搅拌溶解后，加入冰醋酸作催化剂，升温至回流反应；反应结束后冷却，抽滤，无水乙醇重结晶，抽滤、洗涤并干燥，得到目标产物；

所述化合物1的结构式如下：

3.一种权利要求1所述的萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针的用途，其特征在于：是在检测Cu²⁺的过程中作为检测试剂使用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：

所述萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针作为检测试剂用于检测Cu²⁺时，检测限为64.98nM。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：

将所述萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针作为检测试剂使用，在含水介质中进行荧光光谱测定，通过荧光强度的变化实现对Cu²⁺的定性或定量检测。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述含水介质是由乙腈和水按体积比4：6的比例混合构成。

7.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：

利用所述萘酰亚胺-肼吡啶衍生物荧光探针制备检测试纸，在365nm紫外灯下进行观察，通过光的强度和颜色的变化实现对Cu²⁺的定性检测。

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