[发明专利]一种C3对称性荧光分子探针及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于金属离子分析检测技术领域，具体涉及一种C₃对称性荧光分子探针及其制备方法和对铜离子与镉离子的检测应用。 

背景技术

荧光分子探针是指将荧光分子经过特殊设计引入到待测体系中，将分子识别的信息转换成荧光信号传递给外界，从而使人与分子间的对话成为可能，同时也架起宏观世界和微观世界的桥梁。近年来，荧光分子探针由于其具有选择性好、灵敏度高、成本低、易操作、响应时间快、可实现原位检测等优点，因而受到高度重视。 

在分析化学中，许多席夫碱用来检测、鉴别某些金属离子。席夫碱含有易与金属离子成键的N、O原子，能与某些金属离子配位后生成具有“刚性、平面、大共轭π键”荧光特征结构的化合物。若当其自身具有刚性平面、富电子体系特点时，会显示良好的荧光性能，可通过荧光猝灭法测定某些金属离子。因此，在分析化学领域中，可采用荧光分析、光度分析和色谱分析等手段，对金属离子进行定性甚至定量分析。此外，席夫碱类化合物合成工艺简单，产率较高，产物毒性低，易分离提纯，因而其应用研究发展十分迅速。 

铜是生命系统中重要的微量元素和必要的营养素。在饮用水中添加适量的铜，能补充人体对铜的需求。然而，铜的浓度一旦超过1 mg/L，就会对人体造成毒害和损伤。镉，由于其在电镀、冶金、工业和农业中的大量应用，已经引起了严重的环境和人类健康问题。当环境受到镉的污染后, 它可在生物体内富集, 通过食物链进入人体引起慢性中毒, 造成肾脏功能和骨骼代谢受损, 导致一系列严重的疾病。因此，对铜离子和镉离子的分析检测在环境科学、生命和医学科学以及工农业生产等领域都有很重要的意义。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种专一性识别强、灵敏度高的具有C₃对称性的席夫碱类荧光分子探针，用于水相中铜离子和有机相中镉离子的识别和检测；另一目的在于提供其制备方法。 

为实现本发明的目的，本发明公开了一种C₃对称性荧光分子探针，其特征在于：采用喹啉-2-甲醛修饰形成具有C₃对称性的席夫碱类衍生物，其化学式为：C₃₁H₂₄N₉Cl，结构式为： 

本发明所述的C₃对称性荧光分子探针的合成路线如下：

 该C₃对称性荧光分子探针的制备方法通过如下步骤实现：

[将三氨基氯化胍溶于乙醇-水的混合溶液中，加热回流至全部溶解。再向上述溶液中逐滴加入喹啉-2-甲醛，继续回流。反应结束后，将溶液冷却至室温，搅拌过夜。除去溶剂，残渣用无水乙醇溶解，逐滴加入无水乙醚至沉淀全部析出。抽滤，沉淀用无水乙醚洗涤数次，真空干燥得荧光分子探针L。

所述的乙醇-水混合溶液体积比优选乙醇：水=2:1。 

 三氨基氯化胍可根据文献Weiss, S.; Krommer, H. Chem. Abstr.1986, 104, 206730. 合成。 

本发明荧光分子探针可分别用于质量百分比5 % 二甲基亚砜（DMSO）的中性缓冲溶液中铜离子和氯仿中镉离子的检测分析。具体描述如下： 

[0014]  铜离子的检测：本发明荧光分子探针L在质量百分比5 % DMSO的中性缓冲溶液中，通过简单的荧光减弱数值F/F₀可以有效的检测铜离子，并且钠、钾、钙、镁、锌和镉等共存离子对铜离子的检测没有干扰；铜离子与荧光分子探针的配比为3:1,其络合常数依次为：K_Cu1 = 7.9×10⁵, K_Cu2 = 2.0×10⁵, K_Cu3 = 1.0×10⁴；在pH=6-10的范围内，pH的变化对荧光发射没有影响，这说明探针分子探针可以在更宽泛的pH环境中使用。检测的机理是: 加入铜离子后，由于铜离子d轨道的存在，从而使荧光淬灭。