[发明专利]一种用于水中金属离子含量检测的荧光探针及其应用

说明书

本发明公开了一种用于水中金属离子含量检测的荧光探针，所述化合物以N‑乙酸基苯胺作为金属离子络合体，在其分子中引入罗丹明荧光基团，生成金属离子特别是锌离子的荧光指示剂。本发明的化合物还可以应用于细胞原位成像。能够适用于各种环境中的金属离子浓度的连续检测，尤其是水中对锌离子浓度的连续测定。

技术领域

本发明属于有机化合物领域，尤其涉及一种可用于水中金属离子含量检测的有机化合物及其相关应用。

背景技术

水是生命之源，也是人类与一切生物赖以生存的物质基础。随着我国经济发展快速，人们过分依赖水资源的投入，出现大量水资源的浪费和水体污染以及生活用水紧张等。尤其是社会进步及工业发展的多样化，复杂的污染物导致水污染状况加剧。面临水资源的严重缺乏和污染，我们必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持绿色和谐发展，坚持可持续利用水资源，对水质检测和治理工作提出了更高的要求。锌是人体必需的微量元素之一，在人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要生理过程中起着极其重要的作用[1]。锌是脑中含量最多、维持脑的正常功能所必需的微量元素，锌的含量需维持一定的正常范围内，过多或过少都会引起疾病。饮用水一旦被锌污染后，有可能造成过量的锌进入人体。慢性锌中毒主要以恶心、胃部不适为主要症状，也可引起免疫功能低下，降低高密度或低密度脂蛋白胆固醇，降低铜蓝蛋白亚铁氧化酶活性，最终导致动脉粥样硬化、高血压、冠心病等。当水中锌含量为1mg·L^-1时，对水体生物氧化过程有轻微抑制作用；含锌量在3mg·L^-1～5mg·L^-1时，在煮沸后水会呈现乳白色，放置一段时间后出现一层油脂状薄膜；含锌量超过5mg·L^-1时，水中有苦涩味。

因此，检测水中重金属研究成为了科学研究领域中一个重要的科研课题。目前水质检测金属离子的方法中，最广泛应用的方法有电感耦合等离子发射光谱法、流动注射分析和电化学法等[2]。但是，上述测试方法所需仪器贵重，且检测耗时，步骤复杂，专业性强，荧光传感检测金属离子的方法以其选择好、灵敏度高、检测方便快捷等优点引起了人们广泛关注和极大兴趣，并在近些年得到了较大的发展。荧光传感器离子检测拥有众多的优点，有望替代此前描述的传统方法。比如，测试过程快捷方便，价格低廉，“裸眼”可视化检测，选择性好，灵敏度高，分子结构易于修饰优化。

发明内容

针对现有技术的上述及其他缺陷，本申请的发明人通过大量创造性的研究工作，发明了一种效率高、灵敏度好及重现性好的用于水中的金属离子尤其是锌等重金属离子含量检测的有机化合物，该化合物引入荧光基团，可制成水中检测金属离子的荧光探针，适用于水环境及生物体内的金属离子浓度的连续检测。

为实现上述及其他目的，本发明提供如下技术方案。

在本发明第一方面，提供一种用于水中金属离子含量检测的荧光有机化合物，所述化合物包含取代或未取代的N-乙酸基苯胺作为金属离子络合体，并在N-乙酸基苯胺的对位引入了罗丹明荧光基团。

所述化合物具有如下结构式：

一种优选实施方式中，可用本发明化合物检测的金属离子选自锌等金属离子。

在本发明第二方面，提供本发明化合物在水中金属离子含量检测中的应用。一种优选实施方式中，所述金属离子选自锌离子。另一种优选实施方式中，所述检测为荧光检测，连续检测。

本发明的有机化合物作为金属离子探针具有如下突出的技术优势：

1、本发明通过在N-乙酸基苯胺中引入罗丹明荧光基团，可以制备出一系列金属离子(尤其是锌离子)荧光指示剂。当金属离子含量改变时，荧光强度随着改变，可从其荧光强度计算出溶液中金属离子的含量。

2、还可利用荧光成像，将本发明的探针应用于细胞内锌离子检测，应用于生物体内微量金属离子含量的分析，实现无创原位检测。