[发明专利]一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针及制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针ZY14及制备方法和应用。这种荧光探针的化学分子式为C₂₀H₁₃N₂O₅SNa，结构式为：可通过邻氨基酚先后与邻氨基苯甲酸和磺基水杨醛钠按照一定的比例反应得到。本发明的锌离子荧光探针是一种荧光增强型探针，它对锌离子具有较高的选择性和灵敏度，抗干扰能力强，响应快，且伴随着荧光强度显著增强和明显的颜色变化，其对锌离子的最低检测限为0.68μmol/L。另外，该探针可用于不同水体样品中锌离子的检测，在环境监测领域将具有潜在的应用价值。

【技术领域】

本发明属于有机小分子荧光探针及其制备和应用领域，具体涉及一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针及制备方法和应用。

【背景技术】

锌是一种在人体中含量仅次于铁的微量元素，广泛分布于细胞和体液中。锌离子在生殖和组织修复、细胞凋亡、基因表达、免疫功能调节和新陈代谢等生理病理过程中起着重要的作用。人类生命活动离不开锌，但不正常的锌的摄入会导致生长代谢失调，甚至引起阿尔兹海默症，肌萎缩性脊髓侧索硬化症和帕金森症等严重的疾病。目前，电镀、冶金、颜料等部门排放的超标含锌废水是环境中锌的主要污染来源，它给人类或其它动植物带来的危害不容忽视。因此，对锌离子进行分析检测具有十分重要的研究意义。

锌离子的检测方法主要有原子吸收光谱法、电化学法和电感耦合等离子体原子发射光谱法等，但这些方法存在前处理过程繁琐、分析时间长等弊端。荧光光谱法因具有灵敏度高、操作简单、方便快捷和选择性好等优势而备受关注。开发研制成本低，响应快，具有高灵敏度和选择性的锌离子荧光探针是当前的前沿性研究课题。

基于锌离子检测的有机小分子荧光探针已经报道了很多，但真正实用的低成本探针很少，这些荧光探针大多存在诸如合成过程繁琐，水溶性差，难以区分同族的镉离子等局限性而不能应用于实际。因此，开发高性能的锌离子荧光探针是本领域技术人员亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种合成简便、水溶性好、使用方便、抗干扰能力强、响应快、选择性和灵敏度高的苯并恶唑类锌离子荧光探针及其制备方法和应用。

为实现上述目的，本发明提供了一种检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针，命名为探针ZY14，其特征在于其分子式为C₂₀H₁₃N₂O₅SNa，结构式如下：

本发明还提供了一种所述的检测锌离子的水溶性苯并恶唑类荧光探针的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(A)以多聚磷酸为溶剂，将邻氨基酚和邻氨基苯甲酸混合，在N₂的气氛中加热搅拌，反应完毕后，在搅拌的条件下，趁热将反应液倒入40～60倍多聚磷酸体积的冰水中，然后向所得反应液少量多次加入1.1～1.5倍多聚磷酸物质的量的Na₂CO₃粉末，调节溶液的pH，过滤，将固体成分用水清洗1遍，再过滤，所得固体用4～8倍于邻氨基酚质量的乙醇重结晶得到中间体，即2-(苯并恶唑-2-基)苯胺；

(B)以无水乙醇为溶剂，将中间体和磺基水杨醛钠混合，搅拌并加热回流，反应结束后，冷却至室温，过滤反应液，将固体成分用10～20倍于磺基水杨醛钠质量的乙醇洗涤三次，得到黄色固体，干燥即得目标探针ZY14。

优选地，步骤(A)中所述邻氨基酚和邻氨基苯甲酸的摩尔比为1:1～1:2，所述加热的温度为180～220℃，反应时间为2～4小时，反应后将溶液的pH调节为7～9，多聚磷酸用量为邻氨基酚和邻氨基苯甲酸混合物总质量的15～20倍。

优选地，步骤(B)中所述中间体1和磺基水杨醛钠的摩尔比为1:1～1:1.2，所述加热的温度为75～80℃，反应时间为2～4小时。