[发明专利]镉离子探针及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光法测定镉离子中使用的镉离子检测试剂及其合成方法，尤其涉及一 种镉离子探针及其合成方法。

背景技术

镉(Cadmium)是一种重金属元素，对于生殖、骨骼、肾脏以及神经系统都有不同程 度的毒性。镉广泛应用于如电镀、冶金、军工等工业生产过程，甚至也存在磷肥中，这 些因素以及镉镍电池的广泛应用导致镉大量分散在环境中，近年来环境中镉含量有明显 增加。镉且可通过食物链富集于人体中，危害人体的健康。上世纪40到60年代，因土壤、 水源严重镉污染，污染土壤所产稻米含镉量超过1毫克/千克，日本发生的“骨痛病”。 据不完全统计，我国镉污染耕地面积超过1.33万公顷，有11处灌区土壤镉含量达到了生 产“镉米”(大米中镉含量超过1毫克/千克)的程度，稻田土壤含镉达到5至7毫克/千 克，其中包括上海川沙灌区。因此，面对日益严重的环境污染和食品安全问题，有效监 测镉离子对于生物化学、环境化学以及医学都有着重大的意义。迄今为止人们已经发明 了多种检测办法，如原子吸收光谱、原子发射谱等。然而这些方法可能面临样品需要预 处理、检测不够快速、检测价格昂贵、重现率低等缺点。因而急需发展一些新方法来探 测各种环境样品、工业废水、食品以及生物组织中的镉含量。应用荧光探针监测环境中 的镉的含量，具有方法简单、样品无需复杂的预处理、现象直观、灵敏度高、选择性好 以及反应快等优点，而受到普遍重视。

目前，有关镉离子探针的报道很少，除了不适宜生理pH值范围内使用和敏感性较差 外，关键问题在于很难区别于镉离子性质相近的锌离子。与其同族的锌离子探针研究相 比，镉离子探针还有很多问题需要解决，比如水溶性差、敏感度不好、缺少对Cd²⁺高选 择性的受体。这些问题都大大影响Cd²⁺荧光探针的开发以及基于探针的生理与毒理研究。

设计并合成新的性能优越的高灵敏度、高选择性的镉离子荧光探针变得十分有意 义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种水溶性好、高灵敏度、高选择性的镉离子探 针，以克服现有技术存在的不足。

为了解决解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种镉离子探针，其特征在于具有如下结构：

为了合成出上述镉离子探针，本发明所要解决的第二个问题是提供上述镉离子探针 的合成方法，该方法如下：

在室温条件下，将取氟硼二吡咯荧光染料和4-N，N-二乙酰胺醇苯甲醛溶解在甲苯和 N，N-二甲基甲酰胺的混合溶液中，然后加入哌啶和冰醋酸做催化剂，加热回流，点板跟 踪至原料反应完全后，减压蒸发溶剂后，柱层析，减压蒸馏除去溶剂后，得到红棕色产 物。

采用上述技术方案，本发明采用的铜离子探针采用氟硼二吡咯荧光染料和4-N，N-二 乙酰胺醇苯甲醛合成而成，由于4-N，N-二乙酰胺醇苯甲醛具有良好的水溶性，因此该镉 离子探针在水溶液中对Cd²⁺表现出高度的选择性和敏感度。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明

图1为FXC镉离子探针的合成设计示意图；

图2为FXC镉离子探针在不同的金属离子溶液中的荧光变化表现示意图；

图3为FXC镉离子探针在不同的金属离子溶液中的荧光变化的统计图表。

图4为FXC镉离子探针对细胞中镉离子检测的荧光显微镜照片。

具体实施方式

本发明提供一种镉离子探针，其结构如下：

如图1所示，上式所述镉离子探针是通过氟硼二吡咯荧光染料和4-N，N-二乙酰胺醇 苯甲醛合成而成，因此该镉离子探针命名为“氟硼吡咯-酰胺醇类镉离子探针”(简称 “FXC镉离子探针”)。由于4-N，N-二乙酰胺醇苯甲醛具有良好的水溶性，因此该镉离 子探针在水溶液中对Cd²⁺表现出高度的选择性和敏感度。

为了合成上述镉离子探针，本发明采用如下方法进行合成：

1、仪器：红外光谱仪、核磁共振仪、质谱仪、紫外光谱仪、荧光光谱仪、熔点仪、 标准型pH计、HPLC-MS串联质谱仪、紫外可见分光光度计、荧光分光光度计、紫外灯、 磁力控温搅拌器、冷凝管、烧瓶等。