[发明专利]双芘两亲型荧光探针及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于荧光分析技术领域，具体涉及一种可用于检测金属离子的双芘两亲型荧光探针及其合成方法。

背景技术

金属由于优良的机械性能、电学性能及物化性能使其在生产生活中得到了广泛的应用。由于性质的差异，金属被用到了不同的领域，如工业生产和日常生活中，但金属离子，尤其是过渡金属离子的大量使用，给人类的生活和健康带来了极大的影响。其中大多数金属离子有极强的毒性，并和许多疾病相关联，如阿尔兹海默症。此外，金属离子不易被生物降解的性质对其的移除带来了极大的不便。因此，重金属离子已经成为环境污染的主要来源，尤其是在饮用水的使用和海水中。美国国家环境保护局（EPA）公布将一系列过渡金属离子如铬、锰、钴、铜、锌、钼、银、汞、镉、铅、铁和镍等作为“首要控制污染物”。

在各种检测方法中，荧光分子传感器由于其制备简单、易于操作、灵敏度高、选择性好及可用于体外或活体测量、实时在线检测等优点而获得了广泛的应用。荧光分子传感器通常由三部分组成，包括荧光物种、受体及将两者连接起来的连接臂（有时可省略）。荧光物种作为信号输出基团，将识别过程转变为光信号，并作为荧光物种的光物理信号的改变而进行表达。这些改变由包括电子转移、电荷转移、能量转移的光诱导过程及激基缔合物或激基复合物的形成或消失产生的扰动而引起。作为结合基团的受体主要负责待测物的高选择性高效的结合，而这些结合过程依赖于配体分子、阳离子特性（离子半径、电荷、配位数及离子硬度）及溶剂的性质（水溶液中为pH、离子强度）。由于结合过程所依赖的因素众多，所以得到一个高灵敏度，高选择性且水中可溶的荧光化学传感器是十分不易的，并通常需要非常精确的设计及繁琐的合成及纯化过程。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述技术的缺点，提供一种灵敏度高、可检测金属离子种类多的双芘两亲型荧光探针。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种合成方法简单的双芘两亲型荧光探针的合成方法。

本发明所要解决的还有一个技术问题在于为双芘两亲型荧光探针提供一种新用途。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：该荧光探针的结构式如式Ⅰ所示：

式Ⅰ

式中n的取值为2、3、4或5，优选n为3。

上式双芘两亲型荧光探针的合成方法如下：

1、合成1-芘磺酸钠

在氮气气氛、冰浴条件下，将芘、氯磺酸加入二氯甲烷中，室温搅拌反应2小时，将反应液倒入冰中，搅拌至二氯甲烷挥发完全，用硅藻土抽滤，向滤液中加入NaOH固体，芘与氯磺酸、NaOH的摩尔比为1∶1∶1.2，抽滤、干燥，得到1-芘磺酸钠，其反应方程式如下：

2、合成1-芘磺酰氯

将1-芘磺酸钠加入N,N-二甲基甲酰胺中，搅拌至完全溶解，加入1mol/L的氯化氢乙醚溶液，搅拌10分钟，滴加二氯亚砜，1-芘磺酸钠与氯化氢、二氯亚砜的摩尔比为1∶0.1∶10，滴加完后冰浴搅拌3小时，将反应液倒入冰中，搅拌1小时，抽滤，真空干燥，以二氯甲烷与石油醚的体积比为1∶1.5的混合液为洗脱剂硅胶柱分离纯化产物，得到1-芘磺酰氯，其反应方程式如下：

3、合成双芘两亲型荧光探针

在氮气气氛下，将1-芘磺酰氯与聚乙二醇双丙胺按摩尔比为2～2.5∶1加入溶剂中，搅拌，回流反应12～24小时，用蒸馏水萃取，将有机相旋转蒸发除溶剂，以二氯甲烷与甲醇的体积比为20～50∶1的混合液为洗脱剂柱色谱分离产物，用二氯甲烷与乙醇的体积比为1∶1～5混合液重结晶，得到黄绿色晶体状固体双芘两亲型荧光探针，其反应方程式如下：

上述的溶剂为三氯甲烷或二氯甲烷；聚乙二醇双丙胺为乙二醇双(3-胺丙基)醚、4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺、4,7,10,13-四氧-1,16-十六烷二胺或4,7,10,13,16-五氧-1,19-十九烷二胺，其中优选4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺。

本发明的合成双芘两亲型荧光探针步骤3中，优选条件为：在氮气气氛下，将1-芘磺酰氯与聚乙二醇双丙胺按摩尔比为2.2∶1加入溶剂中，搅拌，回流反应24小时，用蒸馏水萃取，将有机相旋转蒸发除溶剂，以二氯甲烷与甲醇的体积比为50∶1的混合液为洗脱剂柱色谱分离产物，用二氯甲烷与乙醇的体积比为1∶2混合液重结晶，得到式Ⅰ所示的双芘两亲型荧光探针。

本发明双芘两亲型荧光探针在检测金属离子中的用途，其使用方法如下：