[发明专利]一种荧光素酰肼衍生物、制备方法，改性TiO2功能材料、制备方法及传感器

说明书

技术领域

本发明荧光传感器技术领域，具体涉及一种荧光素酰肼衍生物及其制备方法，同时还涉及一种改性TiO₂功能材料、制备方法及使用该功能材料制备的传感器。

背景技术

铜元素是生物体内必须的微量重金属元素和必要的营养素，在细胞中的含量仅次于锌和铁，在各种有机体的基本生理过程中发挥着重要的作用。铜离子在生物体内的含量很小，但是缺乏铜可导致生物体生长和代谢的紊乱，铜离子含量过多同样也会对生物体产生巨大的毒害作用，因此寻求一种快速灵敏简便的铜离子检测方法在生物研究和医学诊断中具有重要的意义。目前，检测Cu²⁺的方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体-质谱法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法等，这些方法大多需要昂贵的大型分析设备，不宜现场操作。相对而言，电化学方法设备简单、价格低廉、灵敏度高，相对于上述方法，具有较明显的优势。

荧光素及其衍生物有机物分子具有较好的水溶性，并且应用的pH范围宽，以荧光素为基础的探针技术在蛋白质、核酸及细胞、小分子检测等方面显现出了巨大的潜力。其中，含内酰胺基团的荧光素衍生物中由于胺中N原子上具有孤对电子，它可以和Cu²⁺的空轨道发生配位，因此有利于配位作用识别铜离子。但是，目前关于有机分子识别金属离子的检测方法主要是荧光法和色谱法，这些方法多数只是定性检测，少数定量检测也存在检测范围较窄，准确度不高的问题。

现有技术中，专利CN102443388B公开了一种试剂及其在检测二价铜离子中的应用，该试剂为荧光素衍生物：二吡啶甲醛荧光素酰腙，是由荧光素酰肼与2-吡啶甲醛合成的；该试剂借助紫外分光光度计或荧光分光光度计定量检测二价铜离子，由于该试剂与检测方法本身的局限性，其检测范围(检测限)仅达到10^-3mol/L。专利CN102127421A公开了一种铜离子和汞离子荧光分子探针，是以罗丹明B、水合肼、甲醛等为原料合成的；该荧光分子探针借助荧光分光光度计定量检测铜离子的浓度，其检测范围(检测限)为10^-6mol/L。上述方法均是基于对荧光强度的测定来定量检测铜离子，其存在以下问题：由于荧光的淬灭性，该方法检测准确度及灵敏度不高；需要借助荧光光度计等大型检测设备，检测速度较慢且检测设备成本较高、携带不便；最高检测限仅为μmol/L级别，对于极痕量的铜离 子便无法检测。那么，如何将含内酰胺基团的分子探针与简单易行的电化学方法相结合，快速准确的定量检测Cu²⁺，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种荧光素酰肼衍生物，可作为分子探针用电化学的方法快速准确的定量检测Cu²⁺。

本发明的第二个目的是提供一种荧光素酰肼衍生物的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种改性TiO₂功能材料。

本发明的第四个目的是提供一种改性TiO₂功能材料的制备方法。

本发明的第五个目的是提供一种使用上述改性TiO₂功能材料制备的传感器。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种荧光素酰肼衍生物，其结构通式如式1所示：

其中，R为C_nH_2n，n为1～5的整数。

该荧光素酰肼衍生物记为荧光素酰肼3,6-二乙酸。

一种上述的荧光素酰肼衍生物的制备方法，包括下列步骤：

1)取荧光素酰肼、碳酸钾加入第一溶剂中，搅拌溶解后，再加入溴酸酯进行反应，反应结束后分离提纯，得中间产物；

2)取步骤1)所得中间产物溶于第二溶剂中，加入碱进行反应，反应结束后调节反应体系的pH为6～7，除去第二溶剂，即得所述荧光素酰肼衍生物。

步骤1)中，所述第一溶剂为正丁醇或N,N-二甲基甲酰胺(DMF)。

所述第一溶剂的用量为：每1g荧光素酰肼加入第一溶剂50～150ml。

步骤1)中，所述荧光素酰肼与碳酸钾的摩尔比为1:2～7。

步骤1)中，所述搅拌是指加热至110～160℃进行回流搅拌。优选的，当第一溶剂为正丁醇时，加热至110～130℃进行回流搅拌；当第一溶剂为N,N-二甲基甲酰胺时，加热至140～160℃进行回流搅拌。