[发明专利]一种水溶性高分子pH荧光探针PRAM及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光探针技术领域，尤其涉及一种水溶性高分子pH荧光探针PRAM及其制备方法。

背景技术

pH荧光探针可用于生物、化学、环境、食品等领域的检测和研究工作。目前对于pH荧光探针相关报道较多，但多数缺乏实用性，其中最关键的问题是溶剂适用性不够，多数应用需要100％的水溶液中进行，而大部分pH荧光探针需要在有机溶剂和水的混合溶剂中进行工作。其次，抗干扰性不够，现有的pH荧光探针在一定条件下对H⁺具有选择性响应外，往往还对一些金属离子有一定的弱响应，这样会造成干扰。这些缺陷造成了pH荧光探针在应用方面的局限性。

高分子荧光探针往往具有小分子荧光探针不具备的有点，如可调控的溶解性、可多功能化、在生物领域具有EPR效应等。因此，对小分子探针进行改造并合成为高分子是解决很多技术问题的一种思路。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中pH荧光探针溶剂适用性不够、抗干扰性差等上述缺陷，提供一种溶剂适用性强、抗干扰性好且对H⁺非常敏感的水溶性高分子pH荧光探针PRAM，除此之外，还提供了该水溶性高分子pH荧光探针PRAM的制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种水溶性高分子pH荧光探针PRAM，其结构式如式(1)所示：

式(1)中，x和y均为自然数，其中，1≤x≤10，200≤y≤700，且式(1)所示结构的分子量的取值范围为(10000，50000)。

在本发明所述技术方案中，上式(1)所示结构的水溶性高分子pH荧光探针PRAM分子螺环上的N原子直接和吸电子的丙烯酰基相连，其对H⁺非常敏感；当该水溶性高分子pH荧光探针PRAM分子遇到H⁺时，其底部内酰胺环打开，且该水溶性高分子pH荧光探针PRAM分子由无荧光状态变成强荧光状态，所需响应时间非常短，在10秒内即可。

又因为本发明所述水溶性高分子pH荧光探针PRAM分子螺环上的N原子直接和吸电子的丙烯酰基相连，即引入了吸电子基团，使得所述水溶性高分子pH荧光探针PRAM分子的极性变大，由此大大提升了该水溶性高分子pH荧光探针PRAM的溶剂适用性。

在金属离子中，该水溶性高分子pH荧光探针PRAM只对Cu²⁺比较敏感，但其对Cu²⁺的响应时间较长，平衡时间大约需在4h左右，因此在短时间内Cu²⁺不可能对该水溶性高分子pH荧光探针PRAM产生干扰，故本发明所述水溶性高分子pH荧光探针PRAM具有良好的抗干扰性。

本发明还提供了一种上述水溶性高分子pH荧光探针PRAM的制备方法，上述水溶性高分子pH荧光探针PRAM的合成路线如下：

作为对上述水溶性高分子pH荧光探针PRAM的制备方法的一种改进，包括如下工艺步骤：

(1)Mrh制备；

(2)反应物溶解：在25.5～34.5ml水中加入丙烯酰胺2.55～3.45g、亚硫酸氢钠0.04～0.06g及由步骤(1)制备获得的Mrh0.255～0.345g，搅拌使得上述反应物溶解完全并获得反应物溶解液；

(3)合成反应：在由步骤(2)制备获得的反应物溶解液中加入0.08～0.12g过硫酸钠搅拌使之溶解完全并获得反应物混合液，该反应物混合液在惰性气体保护中38～42℃下反应3.5-6.5h；

(4)产物沉析：待步骤(3)中合成反应完全后，将合成反应后的水溶液缓慢倒入200～600ml丙酮中，沉淀出淡红色固体物质；

(5)产物提取：收集由步骤(4)沉淀出的淡红色固体物质，对该淡红色固体物质进行提取、干燥后即获得所要求的水溶性高分子pH荧光探针PRAM。

在上述步骤(2)中，先在25.5～34.5ml水中加入丙烯酰胺2.55～3.45g、亚硫酸氢钠0.04～0.06g及Mrh0.255～0.345g，搅拌使得上述反应物溶解完全并获得反应物溶解液，在上述步骤(3)中，在上述反应物溶解液中加入0.08～0.12g过硫酸钠搅拌使之溶解完全并获得反应物混合液，之所以将亚硫酸氢钠和过硫酸钠分别在步骤(2)和(3)中分别加入，是因为亚硫酸氢钠和过硫酸钠混合后会发生反应生成可充当引发剂的产物，以提高反应速率，也有助于降低能耗；如若将亚硫酸氢钠和过硫酸钠同时加入到反应物中，则会造成在反应条件不成熟的条件下提前发生反应，使得反应不完全，影响产物产率的提高。