[发明专利]用于检测Fe3+和Fe2+的荧光小分子探针及制备方法、使用方法

说明书

技术领域

本发明的实施方式涉及化工领域小分子探针的制备，更具体地，本发明的实施方式涉及一种以1，8-萘酰亚胺和环糊精为母体的荧光小分子材料的制备及其在无机离子检测中的应用。

背景技术

铁是人类生命活动的必需元素之一，它在许多生物过程中均扮演着重要的角色，例如氧运输过程、电子转移过程、DNA的合成、修复过程和光合作用进行固氮的过程等。Fe³⁺主要以与蛋白质结合的形式广泛分布于细胞中，游离态的Fe³⁺对细胞有毒，即使浓度低于10^-18mol L^-1也能对细胞进行氧化性损害，并造成重度感染。因此迫切需要发展高灵敏度高选择性的方法来检测细胞及环境中的铁。

目前，许多方法可用于检测Fe³⁺。比如原子吸收光谱法，分光光度法等，这些技术具有较高的灵敏度和选择性并常用于定量分析，但是这些方法仪器昂贵，测定时样品的预处理复杂，并且不能对生物体内的金属离子进行实时、原位动态检测。与上述技术相比，基于荧光的检测方法由于其简便，灵敏，快速的优势而倍受关注。目前报道的用于Fe³⁺检测的荧光分子探针较多，如2013年，Yang等人（A highly selective and sensitive Fe³⁺fluorescent sensor by assembling three1,8-naphthalimide fluorophores with a tris(aminoethylamine)ligand.Dyes Pigments2013,97,168-174.），利用1,8-萘酰亚胺单体所制备的荧光分子探针和2007年，Zhang等人（A fluorescent chemical sensor for Fe³⁺based on blocking of intramolecular proton transfer of a quinazolinone derivative.Talanta2007,71,171-177.）利用喹唑啉衍生物制备的用于Fe³⁺检测的荧光分子探针。这些方法大多给出的是单一的荧光信号（如荧光增强或荧光减弱），而在检测体系中单一的荧光信号易受干扰因素的影响，降低了检测的灵敏度和精确度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种化学和光学稳定性好，对Fe³⁺有高的选择性和灵敏度，并能对Fe³⁺和Fe²⁺进行辨别的荧光小分子探针的合成方法及该荧光小分子探针的使用方法。

为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：

一种用于检测Fe³⁺和Fe²⁺的荧光小分子探针，所述荧光小分子探针是4-甲基哌嗪-1,8-萘酰亚胺-β-环糊精，具体结构如下：

一种用于检测Fe³⁺和Fe²⁺的荧光小分子探针的制备方法，其制备线路如下：

其制备方法包括如下步骤：

（1）将β-环糊精分散于适量水中，并在冰水浴中缓慢滴加氢氧化钠的乙腈溶液，当溶液完全澄清时再缓慢滴加对甲苯磺酰氯的乙腈溶液，此时有白色沉淀出现，滴加完毕后在室温下反应3.5～5h,调节pH值至5.8～6.2，经过滤、重结晶，得到对甲苯磺酰基-β-环糊精，所述β-环糊精、氢氧化钠、对甲苯磺酰氯的摩尔比为1:1.2～1.3：1.4～1.5；

（2）将对甲苯磺酰基-β-环糊精溶于适量DMF中，再加入叠氮化钠，在氮气保护，104～108℃下反应3.5～4.5h后,经沉降、过滤、重结晶得到6βCDN₃，所述的对甲苯磺酰基-β-环糊精与叠氮化钠的摩尔比为1:1.5～2.5；

（3）将4-溴-1,8-萘二甲酸酐溶于适量吡啶中，完全溶解后加入4-甲基哌嗪和三乙胺，105～115℃下回流7.5～8.5h，经浓缩，沉降，过滤得到4-甲基哌嗪-1,8-萘二甲酸酐，所述的4-溴-1,8-萘二甲酸酐、4-甲基哌嗪和三乙胺的摩尔比为1:1.2～1.5：0.001～0.002；