一种铕配合物的时间分辨荧光材料及其制备方法与流程

1.本发明属于荧光材料技术领域，尤其涉及一种铕配合物的时间分辨荧光材料及其制备方法。


背景技术：

2.由于铕配合物具有较大的斯托克位移和较长的荧光寿命等优点，自报道以来，受到国内外学者的广泛关注，尤其是在临床医学检测，时间分辨免疫层析检测等领域。
3.将稀土铕与具有较高紫外吸光系数和较大共轭结构的有机配体配合，形成稀土有机配合物，有机配合物吸收光能并将光能传递给稀土离子铕，稀土离子吸收光能后发出特征荧光，相比于未配位的铕离子，铕配合物的荧光强度更高。
4.由于β-二酮类物质具有较高的紫外吸光系数，较大的共轭结构，常常被用作稀土配合物的有机配体，例如二苯甲酰甲烷、2-噻吩甲酰三氟丙酮等。铕离子具有8-9个配位数，仅有β-二酮类物质配位时，难以实现铕离子的满配位，存在空位，此时，铕配合物会和水分子配位，由于水分子中的-oh键强的伸缩振动，引起能量的非辐射耗散，而导致荧光猝灭，从而引起配合物的荧光强度降低。引入荧光增强协同配体，占据空余配位点，减少水分子配位可以有效提高配合物的荧光强度。例如常用的1,10菲啰啉、三苯基氧磷等。然而实际操作中，即便加入了荧光增强协同配体，也无法完全规避水分子等小分子的配位。实际应用中，同样的配合物，配位的水分子越少，荧光强度越高，因此，为了提高荧光强度，减少水分子的配位是一种有效途径。
5.此外，寻找刚性更强、紫外吸光能力更强，且能与铕离子配位发出更强荧光的有机配体，仍是提高铕配合物荧光强度的有效途径。
6.市面上常见的铕配合物相关的商品，大多数是电致发光材料和已经成型的时间分辨荧光微球，目前未见有关用于染色目的时间分辨荧光染料，为进一步促进时间分辨荧光材料在生物医药领域中的应用，探索一种用发光染料的铕配合物迫在眉睫。


技术实现要素：

7.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中铕配合物刚性差、紫外吸光能力弱，荧光强度低的问题。
8.为解决上述技术问题，本发明提供了一种铕配合物的时间分辨荧光材料及其制备方法。所述铕配合物的时间分辨荧光材料选用带有强给电子基团的β-二酮类配体和平面结构更大、刚性更强的协同配体，采用两步法，有效减少了最终产物中的水分子配位，大大提高了产物荧光强度。
9.本发明的第一个目的是提供一种铕配合物的时间分辨荧光材料，所述铕配合物的时间分辨荧光材料的分子式为eu(l1)3(l2)n；其中，l1为β-二酮类配体，l2为协同配体；n为1或2；所述β-二酮类配体为4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮、4,4,4-三氟-1-(对甲苯基)-1,3-丁二酮、4,4,4-三氟-1-苯基-1,3-丁二酮、二苯甲酰甲烷和2-噻吩甲酰三氟丙酮
中的一种或多种；所述协同配体为三苯基氧膦、1,10-菲罗啉和3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉中的一种或多种。
10.在本发明的一个实施例中，铕配合物的时间分辨荧光材料的分子式为eu(c8h5f3o3)3c
16h16
n2，分子结构式如下：
[0011][0012]
本发明的第二个目的是提供一种所述的铕配合物的时间分辨荧光材料的制备方法，包括以下步骤，
[0013]
(1)酸性条件下，三价铕盐和β-二酮类配体在溶剂i中发生配位反应，经提纯得到铕配合物的时间分辨荧光材料前体；
[0014]
(2)将步骤(1)所述铕配合物的时间分辨荧光材料前体和协同配体在溶剂ii中发生取代反应，得到所述铕配合物的时间分辨荧光材料。
[0015]
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述三价铕盐为氯化铕和/或硝酸铕。
[0016]
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述三价铕盐的和β-二酮类配体的摩尔比为0.05-0.1：0.3-1。
[0017]
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述酸性条件的ph为5-6；所述ph的调节剂为naoh的醇溶液或氨水。
[0018]
在本发明的一个实施例中，所述naoh的醇溶液是质量分数为50％的氢氧化钠乙醇溶液。
[0019]
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述溶剂i为水、丙酮和甲苯中的一种或多种。
[0020]
在本发明的一个实施例中，在步骤(1)中，所述提纯是采用正己烷或石油醚对铕配合物的时间分辨荧光材料前体进行提纯。
[0021]
在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述铕配合物的时间分辨荧光材料前体和所述协同配体的摩尔比为1：0.5-2。
[0022]
在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述溶剂ii为乙醇、丙酮、甲苯和二氯甲烷中的一种或多种。
[0023]
在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述取代反应的温度为55-72℃，时间为1-4h。
[0024]
在本发明的一个实施例中，在步骤(2)中，所述取代反应是协同配体取代铕配合物的时间分辨荧光材料前体中的水。
[0025]
在本发明的一个实施例中，还包括旋蒸去除溶剂、烘干样品。
[0026]
本发明的第三个目的是提供一种所述的铕配合物的时间分辨荧光材料在微球染色、免疫层析中的应用。
[0027]
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
[0028]
(1)本发明所述的铕配合物的时间分辨荧光材料中铕离子具有8-9个配位数，仅有β-二酮类物质配位时，难以实现铕离子的满配位，存在空位，即便引入荧光增强协同配体，占据空余配位点，仍然难以避免水分子配位。本发明采用两步法制备铕配合物的时间分辨荧光材料，首先在含水溶剂中将三价铕盐转变为铕配合物的时间分辨荧光材料前体，然后在无水有机溶剂中进行取代反应，从而减少反应物与水分子接触，较少体系中的水分子配位，提高荧光强度。
[0029]
(2)本发明所述的铕配合物的时间分辨荧光材料在365nm紫外激光照射下具有较强的红色荧光和良好的时间分辨特性，可用作时间分辨荧光微球染色使用，也可单独作为时间分辨荧光材料使用，在医学临床检查，免疫层析等领域有广阔应用前景。本发明所述的铕配合物的时间分辨荧光材料，由于第二步制备过程中，体系含水量低，所得产物水分子配位少，其荧光强度高，荧光强度明显提升。
附图说明
[0030]
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
[0031]
图1为本发明铕配合物的时间分辨荧光材料甲苯溶液(1g/l)实物照片；其中，a为自然光条件下的实物照片，b为365nm激光笔照射下的实物照片。
[0032]
图2为本发明铕配合物的时间分辨荧光材料甲苯溶液(1g/l)和市售铕配合物的时间分辨荧光材料甲苯溶液(1g/l)在365nm激发条件下的荧光光谱图。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
[0034]
在本发明中，除非另有说明，本发明所使用的专业术语与属于本发明技术领域的技术人员理解的含义相同。
[0035]
实施例1
[0036]
一种铕配合物的时间分辨荧光材料三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)(3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉)合铕及其制备方法，具体包括以下步骤：
[0037]
a、一种铕配合物时间分辨荧光染料前体，即三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)二水合铕的制备方法如下：
[0038]
(1)称取15g纯水，160g丙酮，10g甲苯混合均匀；
[0039]
(2)称取1.83g六水氯化铕溶于上述混合溶液，搅拌10min；
[0040]
(3)加入6.18g 4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮，继续搅拌10min；
[0041]
(4)加入50％质量分数的氢氧化钠乙醇溶液，调节ph至5-6，搅拌反应3h；
[0042]
(5)将反应溶液投入400g纯水中，静置4h后；
[0043]
(6)过滤，取沉淀物，使用纯水冲洗3次，每次用水100ml；
[0044]
(7)放入60℃鼓风干燥箱中，加热烘干24h；
[0045]
(8)将干燥后的产物分散于100g正己烷中，搅拌1h；
[0046]
(9)过滤，取沉淀物，再次60℃烘干，即得产物。
[0047]
b、一种铕配合物时间分辨荧光染料，三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)(3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉)合铕的制备方法如下：
[0048]
(1)取1g三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)二水合铕溶于50g二氯甲烷和40g甲苯的混合溶液中；
[0049]
(2)加入0.47g 3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉；
[0050]
(3)将反应体系升温至70℃，搅拌反应4h；
[0051]
(4)反应结束后，旋蒸去除有机溶剂，使用乙醇冲洗产物3次，每次用量100ml；
[0052]
(5)产物转移至60℃鼓风干燥箱中，烘干24h，即得产品。
[0053]
实施例2
[0054]
一种铕配合物的时间分辨荧光材料及其制备方法，具体包括以下步骤：
[0055]
基本同实施例1，不同之处在于步骤a(4)中的ph调节剂使用氨水，即，加入氨水，调节ph至5-6，搅拌反应3h。
[0056]
实施例3
[0057]
一种铕配合物的时间分辨荧光材料及其制备方法，具体包括以下步骤：
[0058]
基本同实施例1，不同之处在于步骤不实施步骤a(8)(9)。
[0059]
实施例4
[0060]
一种铕配合物的时间分辨荧光材料及其制备方法，具体包括以下步骤：
[0061]
基本同实施例1，不同之处在于步骤b(1)中的有机溶剂使用乙醇，即，取1g三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)二水合铕溶于乙醇中。
[0062]
对比例1
[0063]
一种铕配合物的时间分辨荧光材料三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)(3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉)合铕及其制备方法，具体包括以下步骤：
[0064]
(1)称取15g纯水，160g丙酮，10g甲苯混合均匀；
[0065]
(2)称取1.83g六水氯化铕溶于上述混合溶解，搅拌10min；
[0066]
(3)加入6.18g 4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮，继续搅拌10min；
[0067]
(4)加1.77g 3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉，继续搅拌10min；
[0068]
(5)加入50％质量分数的氢氧化钠乙醇溶液，调节ph至5-6，搅拌反应3h；
[0069]
(6)将反应溶液投入400g纯水中，静置4h后；
[0070]
(6)过滤，取沉淀物，使用纯水冲洗3次，每次用水100ml；
[0071]
(7)放入60℃鼓风干燥箱中，加热烘干24h；
[0072]
(8)将干燥后的产物分散于100g正己烷中，搅拌1h；
[0073]
(9)过滤，取沉淀物，再次60℃烘干，即得产物。
[0074]
对比例2
[0075]
市售样品(1,10-菲咯啉)三[4,4,4-三氟-1-(2-噻吩基)-1,3-丁二酮]铕(iii)，购自于阿拉丁化学试剂有限公司。
[0076]
测试例1
[0077]
对实施例1制备的铕配合物的时间分辨荧光材料三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)(3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉)合铕进行时间分辨性能测试，结果如图1所示，在365nm紫外激光照射下具有较强的红色荧光和良好的时间分辨特性，可用作时间分辨荧光微球染色使用，也可单独作为时间分辨荧光材料使用，在医学临床检查，免疫层析等领域铕广阔应用前景。
[0078]
测试例2
[0079]
对实施例1-5和市售的铕配合物甲苯溶液(1g/l)进行荧光强度测试，荧光强度是指使用荧光光度计，365nm激发条件下，测得的615nm荧光强度值，结果如表1所示：
[0080]
表1
[0081]
式样实施例1实施例2实施例3实施例4对比例1对比例2荧光强度800073967365691952004400
[0082]
从表1可以看出，实施例1采用本发明提供的铕配合物的时间分辨荧光材料制备，该方法可以有效较少水分子配位，提高产物荧光强度。
[0083]
实施例2在制备铕配合物的时间分辨荧光材料前体时，采用氨水调节ph，所得产物与使用naoh乙醇溶液的实施例1样品相比，荧光强度下降，但仍可作为时间分辨荧光染料使用。
[0084]
实施例3与实施例1相比减少了产物提纯步骤，所得产物荧光强度与实施例1相比，荧光强度下降，但仍可作为时间分辨荧光染料使用。
[0085]
实施例4与实施例1相比，第二步取代反应的溶剂变更为乙醇，由于乙醇与水任意比例互溶，且乙醇体系中仍含有少量水，使得产物与水分子接触的概率更高，所得产物与实施例1相比荧光强度有所下降，但仍比一步法即对比例1所得产物高。
[0086]
对比例1采用一步法制备铕配合物的时间分辨荧光材料制备，所得产物无法减少水分子配位，与实施例1相比产物荧光值明显降低。
[0087]
对比例2为市售时间分辨荧光材料，本发明所述实施例荧光强度均大于市售样品，尤其是实施例1所述方案，荧光强度提升最大。
[0088]
测试例3
[0089]
将实施例1制备的铕配合物的时间分辨荧光材料三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)(3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉)合铕进行染色实验。
[0090]
通过溶胀法染色苯乙烯微球，得到时间分辨荧光微球。具体步骤如下：
[0091]
(1)在50℃条件下，加入50ml纯水，0.25g十二烷基硫酸钠，1g苯乙烯微球，控制搅拌转速300转/min，搅拌反应1h；
[0092]
(2)烧杯中，使用2ml二氯甲烷溶解0.1g三(4,4,4-三氟-1-(2-呋喃基)-1,3-丁二酮)(3,4,7,8-四甲基-1,10-菲罗啉)合铕，充分搅拌溶解；
[0093]
(3)将溶解后的染料，倾如苯乙烯微球乳液中，继续搅拌3h；
[0094]
(4)反应结束后，离心去除溶解，使用丙酮冲洗2次，乙醇冲洗3次，纯水冲洗3次，最后分散在纯水中，调节固含1％。
[0095]
所得产物，荧光值约8500，远大于市售时间分辨荧光微球荧光强度，且该产物在时间分辨免疫层析实验中，应用良好。
[0096]
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。