一种检测锌离子的荧光探针及其制备方法和应用

1.本发明属于荧光探针技术领域，具体涉及一种检测锌离子的荧光探针及其制备方法和应用。


背景技术：

2.荧光识别方法由于灵敏度高，选择性好，操作简便，成本低，灵敏度高和可实现活体内快速原位在线检测等被广泛研究。
3.锌是在人体中含量第二的过渡金属元素，相关研究表明锌离子参与并主动调控很多的生理和化学过程。同时，锌离子还与很多生物的病理变化过程密切地相关，缺血性中风、阿尔茨海默氏病、肌萎缩性侧索硬化症、帕金森综合症、癫痫病、糖尿病、前列腺癌等。因此，发展简单灵敏的荧光传感材料对于定性鉴定和定量检测锌离子具有现实意义和重要应用价值。
4.目前许多能检测锌离子的探针已经被报道，但是很少是能在含水溶液检测并且不受其他金属离子、特别是镉离子的干扰的荧光增强型探针。


技术实现要素：

5.为解决现有技术的不足，本发明提供了一种检测锌离子的荧光探针及其制备方法和应用。
6.本发明所提供的技术方案如下：
7.一种检测锌离子的荧光探针，其结构式如下：
8.其中，n为2-10。
9.本发明所提供的上述荧光探针，实现了荧光增强协同蓝移现象对锌离子的荧光检测，具有选择性高、灵敏度高、检测浓度范围广、生物安全性好、成本低、操作简单等优点。
10.本发明技术方案设计的荧光探针可以实现单一体系中锌离子的识别和复杂金属离子体系中锌离子的选择性识别。
11.本发明还提供了上述检测锌离子的荧光探针的制备方案，包括以下步骤：
12.1)3,8二溴-10-菲罗啉-5,6-二酮与对羟基苯甲醛反应，合成得到化合物1，其结构式为：
[0013][0014]
2)步骤1)得到的所述化合物1与四苯乙烯硼酸酯反应，得到检测锌离子的荧光探针化合物p。
[0015]
步骤1)的步骤具体为：将3,8二溴-10-菲罗啉-5,6-二酮、乙酸铵、对羟基苯甲醛溶于冰乙酸中，并保持70-90摄氏度反应2-4h，然后升高温度至115-130摄氏度反应2-4h，停止反应后加水稀释，调节ph至中性后过滤，得到的粗产品用柱分离纯化处理，得到所述化合物1。
[0016]
具体的，所述步骤1)中：
[0017]
3,8二溴-10-菲罗啉-5,6-二酮与乙酸铵的摩尔用量比为：1:(25-35)；
[0018]
3,8二溴-10-菲罗啉-5,6-二酮与对羟基苯甲醛的摩尔用量比为：1:(0.8-1.5)。
[0019]
步骤2)的步骤具体为：取步骤1)制备的所述化合物1和四苯乙烯硼酸酯溶于dmf中，再依次加入催化剂pd[p(c6h5)3]4、k2co3溶液，在惰性气体保护下温度保持120-140摄氏度，反应18-36h，反应结束后冷却至室温，溶液中加入乙腈，抽滤得到检测锌离子的荧光探针化合物p。
[0020]
具体的，步骤2)中，所述化合物1和四苯乙烯硼酸酯的摩尔用量比为：1:(1-1.2)。
[0021]
本发明的一个具体的合成路线如下：
[0022][0023]
本发明还提供了上述检测锌离子的荧光探针的应用，作为锌离子荧光探针。
[0024]
具体的：
[0025]
检测体系的溶剂为水和乙醇的混合溶液；
[0026]
激发波长为310nm；
[0027]
激发光狭缝10nm；
[0028]
发射光狭缝10nm；
[0029]
检测锌离子的荧光探针的浓度不低于1μm；
[0030]
锌离子的检测限为2.3
×
10-8
mol/l。
[0031]
本发明技术方案提供的荧光探针，其稳定性好、成本低、不需要复杂的合成过程以及昂贵的仪器，有效的改善了现有技术成本高、稳定性低以及材料合成过程复杂的问题。
附图说明
[0032]
图1为化合物p加入不同金属离子的荧光变化曲线，激发波长：310nm，狭缝：(10nm/10nm)；溶剂：v
(水)
/v
(乙醇)
＝1/1。
[0033]
图2为化合物p对锌离子的荧光浓度滴定图，荧光探针p的浓度为1μm，锌离子浓度依次为0-10μm，激发波长为310nm，狭缝宽为10nm/10nm，横坐标为波长、纵坐标为相对荧光强度。
[0034]
图3为p和p-zn
2
的tem图，其中左侧为p的tem图，右侧为p-zn
2
的tem图。
具体实施方式
[0035]
以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
[0036]
实施例1
[0037]
一种检测锌离子的荧光探针的制备方法：
[0038]
(1)取3,8二溴-10-菲罗啉-5,6-二酮(0.75g，2.0475mmol)、乙酸铵(2.3625g，
60mmol)、对羟基苯甲醛(0.2497g，2.0475mmol)溶于冰乙酸(26.25ml)中，保持90摄氏度反应两小时，然后升高温度至120摄氏度反应，停止反应后加水(200ml)稀释，用浓氨水调节ph至中性后过滤，得到的粗产品经硅胶色谱柱(展开剂为乙醇：二甲亚砜＝40：1)提纯得到化合物1。
[0039]
(2)取步骤(1)制备的化合物1(0.1753g，0.3mmol)和四苯乙烯硼酸酯(0.1410g，0.3mmol)溶于dmf(10ml)中，再依次加入催化剂四(三苯基膦)钯(4mg)、2m的k2co3(2ml)溶液，在氮气保护下温度保持120摄氏度，反应36h。反应结束后冷却至室温，倒入乙腈中(200ml)，过滤得到目标产物p。
[0040]
实施例2
[0041]
目标产物的离子选择性测试，如图1。将p和金属离子分别加入到水-乙醇溶液(1:1，v/v)中，待测液中p的浓度为1
×
10-6
mol/l，分别加入5倍当量的钠离子(na

)、镁离子(mg
2
)、钙离子(ca
2
)、镉离子(cd
2
)、铬离子(cr
2
)、锂离子(li

)、钡离子(ba
2
)、锰离子(mn
2
)、钾离子(k

)、二价铁离子(fe
2
)、三价铁离子(fe
3
)、钴离子(co
2
)、镍离子(ni
2
)、铜离子(cu
2
)、铯离子(sr
2
)、铝离子(al
2
)。从图中可以看出，除了锌离子外体系的发射峰基本没有变化，加入锌离子后，荧光强度显著增强(约15倍)，并且伴随明显的蓝移。说明荧光探针p对锌离子具有较好的荧光选择性识别能力。
[0042]
实施例3
[0043]
目标化合物对锌离子的荧光滴定测试，如图2.将p溶于乙醇中配置成浓度为1
×
10-6
mol/l的标准溶液，而后滴加摩尔比为0-10eq的锌离子溶液，室温测试荧光光谱。从测试结果可以发现，加入0.001倍当量的锌离子后荧光发射峰就出现明显的增强和蓝移。并且随着测试体系中锌离子浓度的升高，荧光发射强度也随之增强。这表明荧光探针p对锌离子的识别具有较高的灵敏度。
[0044]
实施例4
[0045]
目标化合物以及目标化合物加锌离子后的tem对比图，如图3。将p加入到水-乙醇溶液(1:1，v/v)中，使待测液中p的浓度为1
×
10-6
mol/l进行tem测试。然后往待测液中添加10eq的锌离子溶液再进行tem测试。测试结果表明，聚合物p是一个完整的团聚体，添加锌离子之后团聚体均匀地分散成近似球形的纳米颗粒。这说明加入锌离子后荧光探针p能够快速与其生成螯合物。
[0046]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。