[发明专利]一种基于萘酰亚胺二羧酸的水溶性铜离子荧光探针材料及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种水溶性铜离子荧光探针及其制备方法，属于化学合成和分析化学技术领域。本发明的水溶性铜离子荧光探针，化学名为N‑正丁基‑4‑[乙二胺‑2‑N,N'‑二(3‑丙酸)]‑1,8‑萘酰亚胺，其合成方法是先使4‑溴‑1,8‑萘酐与正丁胺的酰胺化，再使乙二胺取代4‑位的溴，然后与丙烯酸甲酯进行迈克尔反应，最后碱解，过阳离子交换柱，得到铜离子荧光探针。实验表明，该探针在DMSO/HEPES缓冲体系中，能选择性检测铜离子并发生荧光淬灭，实现定量检测铜离子，检测灵敏度高，而且识别不受其它离子的干扰，因此，可作为铜离子荧光探针应用于重金属离子的检测，尤其是在生物组织和环境污水中铜离子的检测。

技术领域

本发明涉及一种水溶性铜离子荧光探针材料，尤其涉及一种基于萘酰亚胺二羧酸的水溶性铜离子荧光探针材料及其制备方法；本发明同时还涉及该铜离子荧光探针高选择性荧光识别铜离子的应用，属于高分子材料技术领域和分析化学技术领域。

背景技术

铜在人体中是仅次于铁和锌，第三多的必须微量元素，在人体中参与了许多基本生理过程，如蛋白质的功能和结构强化，基因表达，神经系统。众所周知，铜在生命体中充当着大量金属酶的催化因子，但是过量摄入铜，会引起一些神经性的疾病，例如Menkes和Wilson疾病、家族性肌萎缩性侧索硬化症、阿兹海默症和朊粒病，此外，未成年人过量摄入铜，会造成肝脏损伤。因而，在环境和生命体内检测和监控铜离子对环境保护和人类健康是相当重要的。

目前铜离子荧光探针的研究吸引了越来越多科研工作者的研究兴趣，已报道了基于香豆素、罗丹明、二吡咯硼烷类和萘酰亚胺等铜离子荧光探针。然而，这些荧光探针水溶性差、合成复杂，使得他们的应用前景受到限制。因此，研发一类水溶性好、具有高选择性和高灵敏性的铜离子荧光探针非常有必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于萘酰亚胺二羧酸的水溶性铜离子荧光探针材料的制备方法；

本发明的另一目的是提供一种上述水溶性铜离子荧光探针材料荧光识别铜离子的应用；

本发明还有一个目的，就是提供一种上述水溶性铜离子荧光探针材料在定量检测分析铜离子的应用。

一、水溶性铜离子荧光探针材料的制备

本发明的水溶性铜离子荧光探针材料，是以萘酰亚胺为发色团，羧基为识别基团，其化学名称为：N-正丁基-4-[乙二胺-2-N,N'-二(3-丙酸)]-1,8-萘酰亚胺（简称WP），结构式如下：

水溶性铜离子荧光探针材料的制备，包括以下步骤：

（1）N-正丁基-4-溴-1,8-萘酰亚胺的合成：在乙醇中，4-溴-1,8-萘酐与正丁胺回流进行酰胺化反应，冷却，析出固体，洗涤，干燥，得N-正丁基-4-溴-1,8-萘酰亚胺；

4-溴-1,8-萘酐与正丁胺的摩尔比为1:1~1:3；酰胺化反应温度为75~85℃，反应时间为3~4小时。

（2）N-正丁基-4-乙二胺-1,8-萘酰亚胺的合成：在无溶剂条件下，N-正丁基-4-溴-1,8-萘酰亚胺与乙二胺进行取代反应，反应完成后冷却，加水析出沉淀，得到中间产物N-正丁基-4-乙二胺-1,8-萘酰亚胺；

N-正丁基-4-溴-1,8-萘酰亚胺与乙二胺的摩尔比为1:60~1:70；取代反应的温度为60~70℃，反应时间为3~4小时。