基于罗丹明B的Cu

基于罗丹明b的cu
2
荧光传感器及其制备方法
技术领域
1.本发明属于金属离子荧光传感器领域，涉及一种基于罗丹明b的cu
2
荧光传感器及其制备方法。


背景技术：

2.荧光检测技术具有样品制备简单、反应快、灵敏度较高、选择性较好、易于操作等优点，受到了广泛关注和研究。目前，荧光检测技术已经应用于环境中有害物质的检测，例如重金属离子、有害气体、强酸强碱等腐蚀性微环境的检测。有机小分子荧光探针具有细胞膜穿透性好、进入细胞速度快、操作简便、便于原位观测的优点，将其与生物成像技术相结合后，在生物领域有着极其重要的应用。
3.目前，检测cu
2
的方法主要有原子吸收分光光度法、伏安法、比色法和流动注射法，然而这些方法存在很多缺点，如所需仪器价格较为昂贵、体积大携带不便、敏感性差、所测定的cu
2
浓度范围较窄等。与此相反，由于化学发光不需要任何光源，因而在对荧光探针进行化学发光成像检测时，不存在光学背景的干扰，从而可以获得更低的检出限。
4.罗丹明类的母体结构具有较大的共轭体系和刚性共平面，可以产生相对稳定的荧光，有摩尔吸光系数大、量子效率高、红光发射等优点，已被广泛应用于设计各种类型的荧光探针。目前，罗丹明类分子探针多用于检测fe
3
，al
3
，cr
3
，zn
2
，cu
2
等。文献1(jung won yoon,min jung chang,seungwoo hong,min hee lee.a fluorescent probe forcopper and hypochlorite based on rhodamine hydrazide framework[j].tetrahedronletters,2017.)报道了一种罗丹明水合酰肼衍生物，产率为67％，检出限为0.95μm。文献2(zhenglong,yang,et al.a highly sensitive and selective colorimetric"off-on" chemosensor for cu
2
in aqueous media based on a rhodamine derivative bearing thiophenegroup[j].sensors&actuators b chemical,2016.)报道了一种罗丹明b酰肼和醛基缩合形成的新型席夫碱cu
2
荧光传感器，产率为83％，检出限为0.17μm。
[0005]
上述文献报道的合成方法存在以下缺陷：
[0006]
(1)如文献1中，合成的探针对cu
2
的检出限比较高，灵敏度较低；
[0007]
(2)如文献2中，合成的探针溶解性不好，其测试体系中有机溶剂占比高达80％。


技术实现要素：

[0008]
本发明的目的是提供一种生产成本低、荧光强度高、选择性较好的基于罗丹明b的 cu
2
荧光传感器及其制备方法。
[0009]
实现本发明目的的技术解决方案是：
[0010]
基于罗丹明b的cu
2
荧光传感器，为n2，n
6-双(3'，6'-双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9'-黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺，结构式如下：
[0011][0012]
上述基于罗丹明b的cu
2
荧光传感器的制备方法，合成路线如下，
[0013]
包括以下步骤：
[0014]
按罗丹明b酰肼与2,6-吡啶二甲酰氯的摩尔比为2：1，将罗丹明b酰肼与2,6-吡啶二甲酰氯溶于二氯甲烷中，加入n,n-二异丙基乙胺(diea)于0～5℃下搅拌，之后常温反应2～3h，反应结束后，减压除去溶剂，经硅胶柱分离纯化得到cu
2
荧光传感器。
[0015]
优选地，所述的搅拌时间为0.5h以上。
[0016]
本发明所述的常温为20～25℃。
[0017]
优选地，所述的罗丹明b酰肼、2,6-吡啶二甲酰氯、n,n-二异丙基乙胺的当量比为2.5:1:3。
[0018]
优选地，硅胶柱分离纯化使用的洗脱液为meoh：ch2cl2＝1：49，v/v。
[0019]
本发明还提供上述基于罗丹明b的cu
2
荧光传感器在cu
2
检测中的应用。
[0020]
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
[0021]
(1)本发明以罗丹明b为主体合成了一种新型cu
2
荧光传感器，合成方法简单，反应条件温和，且传感器与cu
2
以1:1方式络合。
[0022]
(2)本发明的传感器能选择性检测cu
2
，且检出限为0.149μm，在检测环境中的 cu
2
方面具有很大的应用前景。
[0023]
(3)本发明的传感器在检测cu
2
时，不受背景中其他金属离子的干扰。
附图说明
[0024]
图1为本发明的n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺的1h nmr谱图。
[0025]
图2为本发明的n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺
13
c nmr谱图。
[0026]
图3为本发明的n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺的紫外选择性结果图。
[0027]
图4为本发明的n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺的荧光选择性结果图。
[0028]
图5为本发明的n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺的其他金属阳离子竞争实验结果图。2-ꢀ
基)吡啶-2,6-二甲酰胺的1
×
10-3
mol/letoh-h2o混合液(3/1，v/v)作为母液，nacl,kcl, cubr,agno3,cs2co3,licl
·
h2o,cacl2,mg(no3)2·
6h2o,hgcl2,fecl2·
4h2o, znso4·
7h2o,cocl2·
6h2o,cdcl2·
2.5h2o,cuso4·
5h2o,nicl2·
6h2o,bacl2·
2h2o,mncl2, pbcl2,sncl2·
2h2o,alcl3,fecl3·
6h2o,crcl3·
6h2o等浓度为5
×
10-3
mol/l水溶液，以及储备液etoh/h2o(3:1,v/v,hepes,1mm,ph 7.20)。
[0043]
紫外选择性实验如图3所示，取3ml储备液置于液体池中，加入60ul荧光传感器母液，测其初始吸光度，然后分别加入配置好的各种阳离子60ul，测量其稳定时的吸光度。观察图3可知，n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-ꢀ
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺对cu
2
有明显响应效果，在565nm处出现一个新峰，也即n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺对cu
2
有很好的选择性。
[0044]
实施例3
[0045]
荧光选择性能测试
[0046]
cu
2
荧光传感器在乙醇中具有很好的溶解性，经验证，n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺可以溶解在 etoh/h2o(3:1,v/v,hepes,1mm,ph 7.20)混合液中，配制500ml该溶液作为储备液。
[0047]
精确配置n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2
-ꢀ
基)吡啶-2,6-二甲酰胺的1
×
10-3
mol/letoh-h2o混合液(3/1，v/v)作为母液，nacl,kcl, cubr,agno3,cs2co3,licl
·
h2o,cacl2,mg(no3)2·
6h2o,hgcl2,fecl2·
4h2o, znso4·
7h2o,cocl2·
6h2o,cdcl2·
2.5h2o,cuso4·
5h2o,nicl2·
6h2o,bacl2·
2h2o,mncl2, pbcl2,sncl2·
2h2o,alcl3,fecl3·
6h2o,crcl3·
6h2o等浓度为5
×
10-3
mol/l水溶液，以及储备液etoh/h2o(3:1,v/v,hepes,1mm,ph 7.20)。
[0048]
荧光选择性实验如图4所示，取3ml储备液置于液体池中，加入60ul荧光传感器母液，测其初始荧光强度值，然后分别加入配置好的各种阳离子溶液60ul，测量其稳定时的荧光强度。观察图4可知，n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺对cu
2
有明显响应效果，并且在580nm处荧光强度达到最大值，也即n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉
ꢀ-
1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺对cu
2
有很好的选择性。
[0049]
实施例4
[0050]
阳离子竞争测试
[0051]
cu
2
荧光传感器在乙醇中具有很好的溶解性，经验证，n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺可以溶解在 etoh/h2o(3:1,v/v,hepes,1mm,ph 7.20)混合液中，配制500ml该溶液作为储备液。
[0052]
精确配置n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2
-ꢀ
基)吡啶-2,6-二甲酰胺的1
×
10-3
mol/letoh-h2o混合液(3/1，v/v)作为母液，nacl,kcl, cubr,agno3,cs2co3,licl
·
h2o,cacl2,mg(no3)2·
6h2o,hgcl2,fecl2·
4h2o, znso4·
7h2o,cocl2·
6h2o,cdcl2·
2.5h2o,cuso4·
5h2o,nicl2·
6h2o,bacl2·
2h2o,mncl2, pbcl2,sncl2·
2h2o,alcl3,fecl3·
6h2o,crcl3·
6h2o等浓度为5
×
10-3
mol/l水溶液，以及储备液etoh/h2o(3:1,v/v,hepes,1mm,ph 7.20)。
[0053]
阳离子竞争测试实验结果如图5所示，取3ml储备液置于液体池中，加入60μl荧光探针原液和60μl其他金属盐溶液，测其荧光强度值。然后向每个样品中再加入 60μlcu
2
盐溶液，稳定后测试荧光强度值。观察图5可知，在加入cu
2
后，各样品的荧光强度都增加，且变化值相差不大，这表明n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺的选择性专一，其他金属阳离子对 cu
2
的干扰可忽略。
[0054]
实施例5
[0055]
job’s plot曲线
[0056]
cu
2
荧光传感器在乙醇中具有很好的溶解性，经验证，n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2-基)吡啶-2,6-二甲酰胺可以溶解在 etoh/h2o(3:1,v/v,hepes,1mm,ph 7.20)混合液中，配制500ml该溶液作为储备液。
[0057]
精确配置n2，n6-双(3’，6
’-
双(二乙氨基)-3-氧代螺并[异吲哚啉-1,9
’-
黄嘌呤]-2
-ꢀ
基)吡啶-2,6-二甲酰胺的1
×
10-3
mol/letoh-h2o混合液(3/1，v/v)作为母液，nacl,kcl, cubr,agno3,cs2co3,licl
·
h2o,cacl2,mg(no3)2·
6h2o,hgcl2,fecl2·
4h2o, znso4·
7h2o,cocl2·
6h2o,cdcl2·
2.5h2o,cuso4·
5h2o,nicl2·
6h2o,bacl2·
2h2o,mncl2, pbcl2,sncl2·
2h2o,alcl3,fecl3·
6h2o,crcl3·
6h2o等浓度为5
×
10-3
mol/l水溶液，以及储备液etoh/h2o(3:1,v/v,hepes,1mm,ph 7.20)。
[0058]
取3ml储备液置于液体池中，分别加入一定体积的荧光传感器与cu
2
的储备液，控制荧光传感器与cu
2
的总浓度为50μm保持不变，然后改变cu
2
在总浓度中的摩尔比 (0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6，0.7，0.8，0.9)，待样品稳定之后分别测量其荧光光谱。取荧光传感器在580nm处荧光强度值作为纵坐标，以cu
2
在总浓度中所占摩尔比为横坐标作图，如图6所示。观察实验结果可知，当荧光传感器的浓度在总浓度中所占的摩尔比为0.5时，样品在580nm处的荧光强度值达到了最大，也即荧光传感器与cu
2
是按照1:1方式进行结合的。
[0059]
实施例6
[0060]
结合常数和检出限的计算
[0061]
结合常数和检出限的计算如表1,2和图7,8所示。
[0062]
表1
[0063][0064]
表2
[0065][0066][0067]
荧光传感器与cu
2
的结合常数是根据benesi-hildebrand plot公式进行计算，参
考文献(bao x,shi j,nie x,zhou b,wang x,zhang l,liao h,pang t.a new rhodamine b-based
‘
on
–
off’chemical sensor with high selectivity and sensitivity toward fe3 and its imaging in living cells[j].bioorganic&medicinal chemistry,2014,22(17):4826-4835.)：
[0068][0069]
其中，f是加入不同浓度的cu
2
时荧光传感器在580nm处测得的荧光强度值。f0是没有加入cu
2
时荧光传感器在580nm处的初始荧光强度值，即空白样的荧光强度值， fmax是指在加入过量的cu
2
时荧光传感器在580nm处的荧光强度值，也即饱和样品的荧光强度值。[cu
2
]是指cu
2
的浓度，ka即为所求的结合常数，ka＝3.46
×
104。
[0070]
检测限指从样品中测出待测物质能区别于零值的最小浓度或最小量，荧光传感器的检出限用下式计算，参考文献(bao x,cao x,nie x,xu y,guo w,zhou b,zhang l,liao h,pang t.a new selective fluorescent chemical sensor for fe
3
based on rhodamine b and a 1,4,7,10-tetraoxa-13-azacyclopentadecane conjugate and its imaging in living cells[j]. sensors and actuators b:chemical,2015,208:54-66.)：
[0071][0072]
其中，sd为空白样品经过多次测定得到的标准偏差；s为标准曲线的斜率；k为根据所需要的置信区间确定的系数。最终得出检出限dl＝3
×
69.61/1401.8＝0.149μm。