一种用于检测Ag+的荧光探针及其制备方法

一种用于检测ag 的荧光探针及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及机合成和分析化学领域，具体涉及一种用于检测ag 的荧光探针及其制备方法。


背景技术：

2.荧光探针是一类通过受体与客体作用后改变荧光发射波长、荧光强度和寿命等荧光特性，实现客体检测的含有大共轭体系的有机功能荧光分子。其是一种新兴的分析测试方法，可以对阳离子、阴离子、小分子、生物分子等进行检测，用于环境检测、食品分析、生命科学、医药诊断等领域。
3.bodipy最大吸收波长约为500nm，荧光量子产率大于80％，并且其荧光寿命不易受其他极性溶剂的影响，具有稳定的化学性质和优异的光学特性。bodipy基传感器连接特异性基团作为识别基团，可实现对不同检测物的精准检测。其结构的1、2、3、5、6、7、8号位上均可引入识别基团，在1、2、3、5、6、7号位上连接甲基、乙基、氨基和羟基等给电子基团时，可提高传感器荧光基团的发光性能，3、5和8号位上的空间位阻小，可以在这三个位点利用c＝c双键连接共轭识别基团，增加传感器的有效共轭长度，以获得红光甚至近红外发射的荧光化学传感器。引入吗啉这类的靶向基团，设计合成具有靶向识别功能的荧光化学传感器，可实现对检测物的精准检测，或是引入羧基这样的水溶性基团，可提高传感器分子的水溶性。因此，设计合成新型bodipy类荧光化合物具有重要意义。苯并噻唑分子是噻唑和苯环稠合，具有良好的光热稳定性，是一个缺电子基团，具有一定的吸电子能力，同时具有较大的共轭刚性平面，存在离域大π键，因此其荧光量子产率高，具有优异的光学性能。苯并噻唑类化合物中的硫、氮原子对金属离子有很好的配位能力，含苯并噻唑基团的荧光探针对于金属离子有优异的光学响应。
4.银的滥用导致大量重金属银离子被排放到自然环境中，对水质和土壤环境等产生潜在的毒性，ag 在水、土壤环境中的积累可直接危害植物的生理生长，破坏了自然环境的平衡。同时，银离子在动植物体内富集，并沿食物链累积，对人体健康造成潜在威胁。目前，关于ag 检测的荧光探针依然较少，因此，建立一种高选择性、高灵敏度的识别ag 的荧光探针将具有重要意义。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述问题，提供一种用于检测ag 的荧光探针及其制备方法，具有高选择性、高灵敏度，能够识别ag ，从而方便应用于微量ag 的检测。
6.为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：
7.一种用于检测ag 的荧光探针，包括新型的希夫碱型化合物，化合物的名称为(e)-2-((2-(苯并[d]噻唑-2-基)喹啉-8-基)氧基)-n'-(4-(5，5-二氟-1，3，7，9-四甲基-5h-4λ4，5λ
4-二吡咯烷酮[1，2-c：2'，1'-f][1，3，2]二氮杂硼烷-10-基)亚苄基)乙酰肼，化合物的
分子式为：c
38h31
bf2n6o2s。
[0008]
优选地，以2-((2-(苯并[d]噻唑-2-基)喹啉-8-基)氧基)乙酰肼为氮源，4-(5，5-二氟-1，3，7，9-四甲基-5h-4λ4，5λ
4-二吡咯烷酮[1，2-c：2'，1'-f][1，3，2]二氮杂硼烷-10-基)苯甲醛为碳源，形成具有强配位能力的希夫碱键。
[0009]
优选地，化合物的分子量：684.57；熔点：＞300℃；溶解性：易溶于二甲亚砜、n，n-二甲基甲酰胺有机溶剂；光谱性质：在甲醇溶液中最大紫外吸收波长500nm，荧光发射波长526nm。
[0010]
优选地，还包括该用于检测ag 的荧光探针的制备方法，具体包括如下步骤：
[0011]
s1：以二氨基苯硫酚、8-羟基-2-甲基喹啉、氯乙酸乙酯和水合肼为原料合成2-((2-(苯并[d]噻唑-2-基)喹啉-8-基)氧基)乙酰肼，简称化合物1；
[0012]
s2：合成化合物4-(5，5-二氟-1，3，7，9-四甲基-5h-4λ4，5λ
4-二吡咯烷酮[1，2-c：2'，1'-f][1，3，2]二氮杂硼烷-10-基)苯甲醛，简称化合物2；
[0013]
s3：探针tqb的合成：经化合物1和化合物2通过脱水缩合反应制得目标化合物tqb：控制化合物1和化合物2摩尔比为1.0～1.2：1，以无水乙醇为溶剂回流2～12h，有橘红色沉淀析出，降至室温，过滤，滤饼用冰乙醇洗涤，得目标产物tqb，为橘红色固体；黄色固体以二氯甲烷和甲醇为洗脱剂进行硅胶柱色谱分离提纯，得亮黄色固体tqb。
[0014]
综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：
[0015]
本发明以8-羟基-2-甲基喹啉、2,4-二甲基吡咯和对苯二甲醛为原料，经过一系列反应制备得到一种新型的席夫碱型荧光探针，通过1h nmr和esi-ms对其进行结构表征。在特定的介质条件下，该化合物可作为一种高灵敏、高选择性的裸眼定量检测微量ag

的荧光探针，络合常数为3.37
×
104m-1
，检测限低至0.648μm，且几乎无干扰，适用于弱碱性水环境。
附图说明
[0016]
图1为本发明荧光探针tqb的化学结构；
[0017]
图2为本发明荧光探针tqb的核磁氢谱图；
[0018]
图3为本发明荧光探针tqb的高分辨质谱图；
[0019]
图4为本发明荧光探针tqb对不同金属阳离子响应的紫外光谱曲线；
[0020]
图5为本发明荧光探针tqb对不同ag 浓度滴定的紫外光谱；
[0021]
图6为本发明荧光探针tqb对不同金属阳离子响应的荧光光谱图；
[0022]
图7为本发明荧光探针tqb的离子竞争实验；
[0023]
图8为本发明荧光探针tqb对不同ag 浓度滴定的荧光光谱曲线；
[0024]
图9为本发明荧光探针tqb对ag 的检测限直线；
[0025]
图10为本发明荧光探针tqb对ag 的络合常数直线；
[0026]
图11为本发明荧光探针tqb的job
′
s plot曲线；
[0027]
图12为本发明荧光探针tqb的化学反应式图。
具体实施方式
[0028]
以下结合附图1-12对本发明作进一步详细说明。
[0029]
实施例一
[0030]
本发明公开了一种用于检测ag 的荧光探针，也称之为是一种新型香豆素基的荧光化学传感器，包括新型的希夫碱型化合物，以2-((2-(苯并[d]噻唑-2-基)喹啉-8-基)氧基)乙酰肼为氮源，4-(5，5-二氟-1，3，7，9-四甲基-5h-4λ4，5λ
4-二吡咯烷酮[1，2-c：2'，1'-f][1，3，2]二氮杂硼烷-10-基)苯甲醛为碳源，形成具有强配位能力的希夫碱键。化合物的名称为(e)-2-((2-(苯并[d]噻唑-2-基)喹啉-8-基)氧基)-n'-(4-(5，5-二氟-1，3，7，9-四甲基-5h-4λ4，5λ
4-二吡咯烷酮[1，2-c：2'，1'-f][1，3，2]二氮杂硼烷-10-基)亚苄基)乙酰肼，化合物的化学结构式如图1所示。
[0031]
分子式为：c
38h31
bf2n6o2s。
[0032]
分子量：684.57。
[0033]
熔点：＞300℃。
[0034]
溶解性：易溶于二甲亚砜、n，n-二甲基甲酰胺有机溶剂。
[0035]
光谱性质：在甲醇溶液中最大紫外吸收波长500nm，荧光发射波长526nm。
[0036]
结构表征如下：1h nmr(cdcl3，600mhz，tms)：δ(ppm)10.96(s，1h)，8.51(d，1h，j＝8.4hz)，8.32(d，1h，j＝9hz)，8.24(s，1h)，8.13(d，1h，j＝7.8hz)，7.82(d，1h，j＝7.8hz)，7.57(d，3h，j＝7.8hz)，7.55-7.50(m，2h)，7.39(t，1h，j＝7.2hz)，7.24(d，1h，j＝7.2hz)，7.18(d，2h，j＝7.8hz)，5.91(s，2h)，4.99(s，2h)，2.48(s，6h)，1.28(s，6h).hrms(esi)：m/z calcd for c
38h31
o2n6bf2nas[(m na)

]：707.21825，found 707.21825。
[0037]
该种新型的希夫碱型化合物可作为检测ag 的荧光探针，以ag 的浓度为横坐标，混合体系的荧光强度为纵坐标作图，建立ag 溶液浓度梯度变化与探针tqb溶液荧光强度变化值的标准线，应用时根据荧光强度从图中读出待测溶液中的ag 的浓度，检测限最低至0.648μm。
[0038]
实施例二
[0039]
基于与上述实施例一相同的构思，还包括该用于检测ag 的荧光探针的制备方法，具体包括如下步骤：
[0040]
s1：根据文献li s l，cao d l，meng x j，et al.a novel fluorescent chemosensor based on coumarin and quinolinyl-benzothiazole for sequential recognition of cu2 and ppi and its applicability in live cell imaging[j].spectrochimica acta part a：molecular and biomolecular spectroscopy，2020，230：118022；以二氨基苯硫酚、8-羟基-2-甲基喹啉、氯乙酸乙酯和水合肼为原料合成2-((2-(苯并[d]噻唑-2-基)喹啉-8-基)氧基)乙酰肼，简称化合物1。
[0041]
s2：根据文献matsumoto t，urano y，takahashi y，et al.in situ evaluation of kinetic resolution catalysts for nitroaldol by rationally esigned fluorescence probe[j].journal of organic chemistry，2011，76(10)：3616
–
3625，合成化合物4-(5，5-二氟-1，3，7，9-四甲基-5h-4λ4，5λ
4-二吡咯烷酮[1，2-c：2'，1'-f][1，3，2]二氮杂硼烷-10-基)苯甲醛，简称化合物2。
[0042]
s3：探针tqb的合成：经化合物1和化合物2通过脱水缩合反应制得目标化合物tqb：具体为：控制化合物1和化合物2摩尔比为1.0～1.2：1，以无水乙醇为溶剂回流2～12h，有橘红色沉淀析出，降至室温，过滤，滤饼用冰乙醇洗涤，得目标产物tqb，为橘红色固体(探针tqb的合成如图12所示)。黄色固体以二氯甲烷和甲醇为洗脱剂进行硅胶柱色谱分离提纯，
得亮黄色固体tqb。
[0043]
如图4所示，横坐标为波长、纵坐标为吸光度。在甲醇/水＝7:3的体系中，紫外光谱吸光度对ag 的变化最为明显，而且溶液颜色由浅黄色变为粉红色，表明探针tqb易于裸眼识别ag 。
[0044]
如图5所示，在甲醇/水＝7:3的体系中，横坐标为波长、纵坐标为吸光度。ag 浓度依次为探针tqb浓度的0～2.5倍。如图2所示，表明探针tqb吸光度随着ag 浓度的升高，呈明显下降趋势。分别在371nm、442nm、512nm处出现三个等浓度点，说明探针tqb和配合物tqb-ag 处于动态平衡。
[0045]
如图6所示，在甲醇/水＝7:3的体系中，横坐标为波长、纵坐标为荧光强度。相较于其他离子，探针tqb在加入ag 之后，荧光强度明显降低。
[0046]
如图7所示，通过比较各溶液在同一激发波长(485nm)下的荧光强度，可以看出，探针tqb对ag 的选择性识别不受其他离子的影响。
[0047]
如图8所示，随着ag 浓度的增加，探针tqb荧光强度逐渐降低，当ag 增加的浓度达到3.5倍时，荧光强度显著降低，其淬灭率达94％，这也说明探针tqb对ag 具有较高的敏感度。
[0048]
如图9所示，以ag 浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标，拟合曲线，加入6-14倍当量的ag 时的相关度较高。取该区间的数据，再次拟合得检测限方程：y＝-1.1487
×
108x 2271.56，r2＝0.99307。由检测限方程知m＝1.1487
×
108，再依据测得四组探针荧光强度数据，计算出其标准偏差σ＝24.80。根据公式lod＝3σ/m，计算得探针tqb对ag 的检测限为0.648μm，表明探针tqb的灵敏度比较高。
[0049]
如图10所示，得拟合线性方程y＝4.76479
×
109x 1.60408
×
10-4
，r2＝0.99346。依据benesi-hilderbrand方程，计算得探针tqb与ag 的络合常数ka＝3.37
×
104m-1
。这说明探针tqb与ag 形成了具有较好稳定性的配合物。
[0050]
如图11所示，通过实验进行了job曲线的测定，总浓度不变的情况下，随着ag 浓度比的增加，探针tqb的荧光强度在逐渐降低，当ag 的浓度为0.51倍时，曲线出现拐点，说明探针和ag 离子的配位比是1:1。
[0051]
实施例三
[0052]
在单口烧瓶中加入350mg化合物1(1mmol)和352mg化合物2(1mmol)，然后加入15ml无水乙醇，回流6h，有橘红色沉淀析出，降至室温，过滤，滤饼用冰乙醇洗涤，得橘红色固体582mg，产率85％。
[0053]
实施例四
[0054]
在单口烧瓶中加入350mg化合物1(1mmol)和387mg化合物2(1.1mmol)，然后加入20ml无水乙醇，回流9h，有橘红色沉淀析出，降至室温，过滤，滤饼用冰乙醇洗涤，得橘红色固体616mg，产率90％。
[0055]
实施例五
[0056]
在单口烧瓶中加入350mg化合物1(1mmol)和422mg化合物2(1.2mmol)，然后加入30ml无水乙醇，回流12h，有橘红色沉淀析出，降至室温，过滤，滤饼用冰乙醇洗涤，得橘红色固体548mg，产率80％。
[0057]
以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明
的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。