[发明专利]一种镨离子荧光探针化合物、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种镨离子荧光探针化合物、其制备方法及应用，探针2‑(2'‑羟基‑5'‑苯乙炔基)苯基苯并噁唑，制备方法为：苯乙炔与5‑溴水杨醛通过Sonogashira偶联反应得到2‑羟基‑5‑苯乙炔基苯甲醛中间体；中间体与邻氨基苯酚通过缩合‑环化得到探针。本发明的荧光探针具有对镨离子的特异性识别能力，在常见金属离子包括镧系金属离子存在下，通过荧光光谱上525nm处荧光增强可选择性检测镨离子，具有灵敏度高，抗干扰能力强的特点，适用于生物化学和环境化学中对镨离子的检测。

技术领域

本发明属于荧光探针领域，涉及一种镨离子荧光探针化合物、其制备方法及应用。

背景技术

稀土元素在高性能合金、激光晶体、石油化工、永磁材料等领域具有重要用途。其中，镨被用作LED显示屏、石油裂解催化剂、荧光器件的核心材料，受到极大关注。在稀土生产过程中，准确定量的检测镨对建立高效分离提纯工艺具有指导意义。此外，生产过程中产生的尾渣和污水中也会有镨的残留。超标的镨元素在环境中经生物体富集，进入人体将导致肝脏氧化损伤和骨髓微核率上升，学习记忆能力下降，并具有一定的遗传毒性。因此，对环境中的镨离子检测具有重要意义。

目前检测镨离子的主要方法包括：火焰光度法、分光光度法、原子吸收光谱、电镜分析、中子活化分析法、电感耦合等离子体质谱法，X射线荧光光谱法等。上述方法因仪器昂贵、操作复杂、耗时较长等原因，不利于实现对环境中镨离子的现场实时检测。相对而言，荧光探针法具有灵敏度高、响应速度快、设备简单、操作简捷的特点，并可实现“裸眼”检测。此外，通过对探针分子的化学修饰，可实现对检测对象的特异性识别。然而，由于镧系金属离子的化学性质相近，高选择性检测镨离子的荧光探针报道很少。如文献(MaterialsScienceEngineering C,2013,33,4140-4143)报道了一种香豆素衍生物的荧光探针，具有选择性检测镨离子的功能。

2-(2'-羟基苯基)苯并噁唑(HBO)的分子结构中包含氢键供体(-OH)和氢键受体(-N＝C)，在入射光激发下能发生烯醇式结构和酮式结构的互变，因此具有激发态分子内质子转移效应(ESIPT)。该类荧光探针具有发光强度大、Stokes位移明显、荧光稳定等优点。近年来被广泛用于各种阴、阳离子和生物小分子的检测。中国专利“一种锌离子荧光探针化合物、制备方法及应用(105541826A)”，合成了以2-(2'-羟基苯基)苯并噁唑为荧光基团、2-吡啶甲基胺为识别基团的镨离子增强型荧光探针。中国专利“一种醋酸根荧光探针化合物及其应用(103467410A)”，制备了N,N’-二[3-羟基-4(2-苯基噁唑)苯基]脲，可作为比率荧光探针识别醋酸根离子。近年来，也有苯并噁唑衍生物检测金属离子的报道。如(Chem.Commun.,2010,46,4070–4072./检测Zn²⁺)、(DaltonTrans.,2011,40,1503–1059./检测Zn²⁺)、(RSCAdv.,2013,3,10208-10212./检测Zn²⁺)(Chem.Commun.,2014,50,7514–7516./检测Zn²⁺和Cd²⁺)、(Chem.Commun.,2014,50,12258–12261/检测Cr³⁺、Al³⁺、Fe³⁺)、(Tetrahedron Lett.2018,59,4003–4007./检测Zn²⁺)(J.Photoch.Photobio.A.2019,3701,75–83./检测Zn²⁺)。

迄今为止，还未见基于苯并噁唑结构的镨离子荧光探针。本发明设计合成了一种苯并噁唑结构的荧光探针，具有特异性识别镨离子的功能。

发明内容

本发明所要解决的问题是提供一种镨离子荧光探针化合物、其制备方法及应用，该荧光探针在302nm激发波长下，对镨离子表现出荧光增强效果，能在17种常见金属离子中特异性识别镨离子，表现出良好的抗干扰能力。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：