[发明专利]一种基于聚集诱导发光原理用于铝离子特异性检测的荧光试剂

说明书

技术领域

本发明基于“聚集诱导发光”原理，涉及一种具有高选择性、高灵敏度、快速定量检测铝离子的荧光试剂及其检测方法。

背景技术

铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素，其应用又极为广泛，和人们的生活息息相关。如果经常喝铝盐净化过的水，吃含铝盐的食物，如油条(100克油条中约含有0.33克明矾)、凉粉、易拉罐装的饮料等，或是经常使用铝制炊具，都很容易使铝元素在人体内慢慢积累。而铝离子引起的毒性较缓慢、不易察觉。当积累到一定程度时，就会产生神经毒性，后果将会非常严重。科研工作者很早就发现过量的铝离子对人体具有很大危害。许多研究成果已经证实铝离子在生物体内积累到一定量以后，将会损害神经系统，从而影响脑细胞功能，导致记忆力下降，思维能力迟钝。长期以来，具有神经毒性的铝离子被认为是老年性痴呆症的诱因之一(R.A.Yokel，Fundam.Appl.Toxicol.1987，9，795-806；V.Bernuzzi，D.Desor，P.R.Lehr，Teratology.1989，40，21-27；G.Muller，V.Bernuzzi，D.Desor，et al.，Teratology.1990，42，253-261；J.M.Donald，M.S.Golub，et al.，Neurotoxicol.Teratol.1989，11，341-351；M.Golub，M.E.Gershwin，et al.，Fundam.Appl.Toxicol.1987，8，346-357；E.House，J.Collingwood，A.Khan，O.Korchazkina，G.Berthon，C.J.Exley，Alzheimer’s Dis.2004，6，291-301；G.McAdam，P.J.Newman，I.McKenzie，C.Davis，et al.，Struct.Health Monit.2005，4，47-56)。为此世界卫生组织规定饮用水中铝离子的浓度不得超过200μg/L。因此，为了有效防止铝元素对人类健康的危害，对于铝离子的检测就变得十分重要。

以往对于金属离子的荧光检测基于以下几种理论和方法：(1)光诱导电荷转移(PET)；(2)荧光共振能量转移效应；(3)重金属原子淬灭效应。由于这些检测方法灵敏度低、选择性差、所用检测试剂合成复杂等缺点，至今尚一直处于试验、研制阶段，并没有普及到实际应用当中。现今常用的离子检测手段往往需要靠原子吸收光谱，X射线荧光光谱等贵重仪器，成本太高，而且耗时费力。为了解决上述种种问题，本发明提供一个合成简单，响应迅速同时具有高灵敏性和高选择性的定量铝离子检测手段。

发明内容：

本发明所设计的荧光化合物4-(2，5-二苯基-1H-吡咯-1-基)-苯甲酸钠(Sodium 4-(2，5-diphenyl-1H-pyrrol-1-yl)benzoate，以下简称TriPP-COONa)结构式如下：

¹H NMR(400MHz，D₂O/d8-tetrahydrofuran)：δ8.02-8.00(d，2H)，7.29-7.28(d，6H)，7.18-7.16(d，4H)，7.09-7.07(d，2H)，6.52(s，2H)对TriPP-COONa和由该化合物所制备的荧光试剂的特征表述如下：

(1)在吡咯的1，2，5位分别连接了一个可自由旋转的苯环，这使得该化合物在溶液中由于单键内旋转吸收了激发态分子的能量，导致非辐射能量转移从而使荧光淬灭。

(2)当TriPP-COONa聚集以后，分子间的相互作用使苯环的自由旋转受到限制，从而阻碍了激发态分子的非辐射能量转移，导致荧光大大增强(即聚集诱导发光)。

(3)TriPP-COONa含有羧酸钠结构，赋予该化合物一定的水溶性，该荧光试剂可直接用于水样检测，简单实用，对环境、人体污染低。本发明所提供的荧光试剂可根据需要选择不同比例的水和四氢呋喃、水和乙醇、水和丙酮等溶剂配制，在本发明的实例中，荧光试剂按照水和四氢呋喃体积比3∶1来配制，对于1μM(27μg/L)浓度的铝离子仍具有荧光增强响应，远远小于卫生组织规定的饮用水中铝离子的浓度标准(200μg/L)。并且在1μM至11μM铝离子浓度范围内该试剂荧光强度呈现良好线性关系。

(4)TriPP-COONa合成方法简单，产率高，原料成本低廉，具备产业化优势。