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CN105255481B - 一种用于铁离子检测的菲并咪唑‑香豆素双荧光基团比率荧光分子探针及其合成和使用方法 - Google Patents

一种用于铁离子检测的菲并咪唑‑香豆素双荧光基团比率荧光分子探针及其合成和使用方法 Download PDF

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CN105255481B CN201510785171.4A CN201510785171A CN105255481B CN 105255481 B CN105255481 B CN 105255481B CN 201510785171 A CN201510785171 A CN 201510785171A CN 105255481 B CN105255481 B CN 105255481B
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Abstract

一种用于铁离子检测的菲并咪唑‑香豆素双荧光基团比率荧光分子探针及其合成和使用方法,它涉及荧光分子探针及其合成与应用。它要解决现有的Fe3+的荧光探针易受pH、浓度、其他金属离子干扰的问题。该荧光分子探针为4‑甲基‑7‑羟基‑8‑[2‑(1‑苯基‑1H‑菲并[9,10‑d]咪唑‑2‑)苯氨亚甲基]‑2H‑吡喃‑2‑酮。它采用1‑N‑苯基‑2‑(2‑氨基苯基)‑1H‑菲并[9,10‑d]咪唑和4‑甲基‑7‑羟基‑8‑醛基香豆素缩合而成,产率75~85%。将该荧光分子探针溶于N,N‑二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的混合液中,测试样品加入前后的吸光度值或荧光强度变化来判断铁离子的存在,可用于水中Fe3+污染的检测。

Description

一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧 光分子探针及其合成和使用方法
技术领域
本发明涉及用于铁离子检测的荧光分子探针的合成及应用。
背景技术
铁元素作为地壳中含量位居第二的金属元素,也是人体中含量最高的微量元素,铁在生物体的各级代谢中都具有十分重要的作用。在人体的生命活动,如激素分泌、细胞色素、髓过氧化物酶、细胞色素氧化酶及触酶等酶的构成,对血液中氧的转运,遗传因子的合成、质子的转移、细胞内渗透压调节以及酸碱平衡维持等方面,不仅有宏观金属铁元素的参与,也有一些微量甚至痕量铁离子的作用。因此,铁离子的检测对生物科学和医学都有着重大意义。现有的检测铁离子的荧光探针有以香豆素为荧光基团的荧光探针和咪唑衍生物荧光探针,其中以香豆素为荧光基团的荧光探针化合物发表在《无机化学通讯》(Inorg.Chem.Comm.)2014年第42期的第1-4页的文章《基于带有双香豆素基团的氮杂18冠6化合物的Fe3+高选择性荧光化学传感器》(Highly selectivefluorescent chemosensorfor Fe3+detection based on diaza-18-crown-6ether appended with dual coumarins)上,其结构式如a式所示:
咪唑衍生物荧光探针是发表在《中国科学:化学》(Science China Chemisty)2014年第57卷第9期的1257-1263页上的文章《一个水相中可逆识别Fe3+和H2PO4的“开-关-开”的荧光化学传感器》(A reversible fluorescent chemosensor for Fe3+and H2PO4with“on-off-on”switching in aqueous media)上,其结构式如b式所示。
上述的两种荧光探针识别Fe3+主要采用两种信号特征,分别是探针分子结合铁离子后产生新的发射峰和在原来的发射位置表现为荧光增强或淬灭,但是这种信号都存在容易受到pH、浓度、其他金属离子干扰的影响,导致在识别过程中容易受到干扰检测数据不准确。
发明内容
本发明是要解决现有的识别Fe3+的荧光探针易受到pH、浓度、其他金属离子干扰的影响导致检测数据不准确的技术问题,而提供一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针及其合成方法。
本发明的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针为4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,其结构式为:
上述的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法是采用1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑和4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素缩合而成,其反应式如下:
其具体合成步骤为:
一、按1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素的摩尔比为1:(1~5),将1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素加入到酸性溶剂中,室温搅拌反应10~60min,得到反应混合物;
二、将反应混合物倒入蒸馏水中,将pH值调节到8~10后析出大量固体;过滤,收集滤饼;
三、将滤饼用乙酸乙酯和石油醚重结晶,得到4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,即为用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针。
上述的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的使用方法按以下步骤进行:
一、将用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针溶解于N,N-二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的混合液中,得到荧光分子探针溶液;其中HEPES缓冲溶液混合液的pH=7.4,混合液中N,N-二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的体积比为7:3,混合液中荧光分子探针的浓度为10μmol/L;
二、取荧光分子探针溶液,向其中加入待测样品,混合均匀,得到样品溶液;
三、用紫外分光光度计测试荧光分子探针溶液在波长为260nm处的吸光度值A1,再测试样品溶液在波长为260nm处的吸光度值A2,如果A2≤20%A1,则可判定样品中含有Fe3+;或者用荧光光谱仪测试荧光分子探针溶液在发射波长为426nm时的荧光强度B1,再测试样品溶液在发射波长为426nm时的荧光强度B2,如果B2≤20%B1,则判定样品中含有Fe3+
本发明的这种含有菲并咪唑与香豆素两种荧光基团的Fe3+的荧光探针可实现在水环境体系中对Fe3+的选择性识别功能,不受水溶液中其他金属离子的干扰,具有较强的抗干扰能力。该荧光分子探针本身及在识别Fe3+之后在pH值为2~13范围内具有稳定的荧光强度,荧光性能稳定。该荧光分子探针识别响应非常迅速,能够在0.5分钟内完成在水体系环境中的Fe3+
该荧光分子探针的合成所需原料简单易得,成本较低;反应只需一步,步骤简单;反应时间短,在室温下完成,反应条件温和,产物只需通过重结晶方式获得,分离提纯过程简单,合成产率高,产率高达75~85%。
本发明的荧光探针可应用在水体系中Fe3+污染的前期检测中,具有极高的应用价值。
附图说明
图1是实施例1中荧光分子探针在DMF/HEPES缓冲溶液(v/v=7/3,pH=7.4)体系中的紫外光谱图,横坐标为波长,纵坐标为吸光度。
图2是实施例1中荧光分子探针在DMF/HEPES缓冲溶液(v/v=7/3,pH=7.4)体系中的荧光发射光谱图,横坐标为波长,纵坐标为荧光强度。
图3是实施例1中荧光分子探针在DMF/HEPES缓冲溶液(v/v=7/3,pH=7.4)体系中加入400μmol/L浓度的金属阳离子(Al3+,Zn2+,Ag+,Ca2+,Mg2+,Fe3+,Hg2+,Pb2+,Na+,Ba2+,Ni2+,K+,Cu2+,Cr3+,Cd2+,Co2+)后荧光发射光谱变化情况,横坐标为波长,纵坐标为荧光强度。
图4是实施例1中荧光分子探针在DMF/HEPES缓冲溶液(v/v=7/3,pH=7.4)体系中加入400μmol/L浓度的Fe3+与400μmol/L浓度的不同共存金属离子后的荧光发射光谱变化情况,横坐标为金属离子,纵坐标为荧光强度。
图5是实施例1中荧光分子探针在DMF/HEPES缓冲溶液(v/v=7/3,pH=7.4)体系中,荧光发射光谱随Fe3+浓度(0–120当量)增加的变化情况,横坐标为波长,纵坐标为荧光强度。
图6是实施例1中荧光分子探针的荧光强度随Fe3+的浓度变化曲线图;
图7是实施例1中荧光分子探针检测Fe3+最低检测限的测定曲线图;
图8是实施例1中荧光分子探针在DMF/HEPES缓冲溶液(v/v=7/3,pH=7.4)体系中,加入400μmol/L浓度的Fe3+前后在不同pH值(pH值从2–13)条件下的荧光发射光谱变化情况,横坐标为pH,纵坐标为荧光强度。
图9是实施例1中荧光分子探针在DMF/HEPES缓冲溶液(v/v=7/3,pH=7.4)体系中,加入Fe3+前后荧光发射光谱随时间响应的变化情况,横坐标为测试时间,纵坐标为荧光强度。
具体实施方式
具体实施方式一:本实施方式的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针为4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,其结构式为:
具体实施方式二:具体实施方式一所述的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法如下:
一、按1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素的摩尔比为1:(1~5),将1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素加入到酸性溶剂中,室温搅拌反应10~60min,得到反应混合物;
二、将反应混合物倒入蒸馏水中,将pH值调节到8~10后析出大量固体;过滤,收集滤饼;
三、将滤饼用乙酸乙酯和石油醚重结晶,得到4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,即为用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针。
具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中的酸性溶剂为冰乙酸、浓硫酸或甲酸;其它与具体实施方式二相同。
具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式二或三不同的是步骤二中调节pH值采用氢氧化钠水溶液;其它与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五:本实施方式与具体实施方式二至三之一不同的是步骤三中乙酸乙酯和石油醚的体积比是1:(10~15);其它与具体实施方式二至三之一相同。
具体实施方式六:具体实施方式一所述的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的使用方法按以下步骤进行:
一、将用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针溶解于N,N-二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的混合液中,得到荧光分子探针溶液;其中HEPES缓冲溶液混合液的pH=7.4,混合液中N,N-二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的体积比为7:3,混合液中荧光分子探针的浓度为10μmol/L;
二、取荧光分子探针溶液,向其中加入待测样品,混合均匀,得到样品溶液;
三、用紫外分光光度计测试荧光分子探针溶液在波长为260nm处的吸光度值A1,再测试样品溶液在波长为260nm处的吸光度值A2,如果A2≤20%A1,则可判定样品中含有Fe3+;或者用荧光光谱仪测试荧光分子探针溶液在发射波长为426nm时的荧光强度B1,再测试样品溶液在发射波长为426nm时的荧光强度B2,如果B2≤20%B1,则可判定样品中含有Fe3+
HEPES缓冲溶液为4-羟乙基哌嗪乙磺酸缓冲溶液。
用以下实施例验证本发明的有益效果:
实施例1:本实施例的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法如下:
一、将385mg(1mmol)1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与204mg(1mmol)4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素加入到15mL冰乙酸中,室温搅拌反应20min,得到反应混合物;
二、将反应混合物倒入蒸馏水中,用NaOH溶液将pH值调节到9后析出大量固体;过滤,收集滤饼;
三、将滤饼用乙酸乙酯和石油醚重结晶,得到4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,即为用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针。经计算,产率为85%。
本实施例制备的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的红外光谱数据、在氘取代的DMSO溶剂中的1H NMR谱数据及13C NMR谱图数据如下:
IR(KBr,cm-1):3061,1737,1615,1597,1497,1452,753,698。
1H NMR(600MHz,DMSO)δ(ppm):14.14(s,1H),9.12(s,1H),8.93(dd,J1=8.4Hz,J2=14.4Hz,2H),8.85(d,J=8.4Hz,1H),7.76(t,J=7.2Hz,1H),7.72-7.69(m,2H),7.65-7.63(m,2H),7.57(t,J=7.8Hz,2H),7.51(t,J=7.3Hz,1H),7.47(t,J=7.9Hz,2H),7.43(d,J=7.6Hz,2H),7.36(m,2H),7.13(d,J=8.3Hz,1H),6.70(d,J=9.0Hz,1H),6.26(s,1H),2.37(s,3H)。
13C NMR(150MHz,DMSO)δ(ppm):164.94,159.54,157.77,154.46,149.77,146.78,137.65,137.04,132.60,131.71,131.11,130.24,130.16,128.91,128.77,128.14,127.95,127.45,127.28,127.13,127.09,126.72,126.20,125.77,125.02,124.10,122.76,122.68,120.69,118.87,114.40,111.58,111.02,106.87,40.51。
从以上数据可以得到本实施例制备的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的结构式如下:
其化学名称为:4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮。
将本实施例制备的荧光分子探针进行紫外光谱检测,方法如下:按4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮的浓度为10μmol/L,将4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮加入到DMF/HEPES缓冲(v/v=7/3,pH=7.4)溶液中,30min后检测其紫外吸收光谱,得到的紫外吸收光谱图如图1所示,由图1可知,本实施例制备的荧光分子探针的紫外最大吸收波长在260nm。(注:DMF/HEPES缓冲(v/v=7/3,pH=7.4)溶液是指DMF与HEPES缓冲溶液的混合液,其中HEPES缓冲溶液pH=7.4,混合液中N,N-二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的体积比为7:3)
将本实施例制备的荧光分子探针的进行荧光发射光谱测试,方法如下:按4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮的浓度为10μmol/L,将荧光分子探针加入到DMF/HEPES缓冲(v/v=7/3,pH=7.4)溶液中,30min后检测其荧光发射光谱,荧光发射光谱图如图2所示。由图2可知,本实施例制备的荧光分子探针在426nm处具有发射峰,荧光强度较强。
测试本实施例制备的荧光分子探针与不同金属离子作用后的荧光发射光谱,具体方法如下:
按4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮的浓度为10μmol/L,将4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮加入到DMF/HEPES缓冲(v/v=7/3,pH=7.4)溶液中,再按金属离子的浓度为400μmol/L加入一种金属离子,30min后溶液的荧光发射光谱,其中金属离子分别为Al3+、Zn2+、Ag+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Hg2+、Pb2+、Na+、Ba2+、Ni2+、K+、Cu2+、Cr3+、Cd2+和Co2+,得到的荧光发射光谱图如图3所示,由图3可知,加入不同的金属离子之后,特征发射峰没有明显的蓝移或红移,但是荧光强度有不同程度的变化。当加入Fe3+时,荧光强度淬灭到原来的1/6;当加入的离子是Ag+和Cu2+时,荧光强度有小幅度的淬灭;当加入的离子是Al3+,Zn2+,Ca2+,Mg2+,Hg2+,Pb2+,Na+,Ba2+,Ni2+,K+,Cr3+,Cd2+,Co2+时,荧光强度与荧光分子探针相差不大,荧光强度几乎不变。因此,荧光分子探针4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮对Fe3+有良好的选择性和区分能力;同时对Ag+和Cu2+在一定程度上也有选择性。
将本实施例制备的荧光分子探针进行抗金属离子干扰测试,方法如下:按4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮的浓度为10μmol/L,将4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮加入到DMF/HEPES缓冲(v/v=7:3,pH=7.4)溶液中,再分别加入400μmol/L的常见金属离子(Al3+,Zn2+,Ag+,Ca2+,Mg2+,Hg2+,Pb2+,Na+,Ba2+,Ni2+,K+,Cu2+,Cr3+,Cd2+,Co2+)和Fe3+,30min后检测溶液的荧光发射光谱变化,取荧光强度峰值进行比较(如图4所示)。由图4可以看出,其他常见金属离子(Al3+,Zn2+,Ag+,Ca2+,Mg2+,Hg2+,Pb2+,Na+,Ba2+,Ni2+,K+,Cu2+,Cr3+,Cd2+,Co2+)与Fe3+的同时存在,Fe3+依然能够使荧光分子探针的荧光强度发生淬灭,淬灭强度与不存在干扰金属离子时相当,即荧光分子探针Fe3+的选择性识别不受其他金属离子的干扰。
检测本实施例制备的荧光分子探针对Fe3+选择性的灵敏度,具体方法如下:按4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮的浓度为10μmol/L,将4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮加入到DMF/HEPES缓冲(v/v=7:3,pH=7.4)溶液中,加入0.01~120当量的Fe3+,测试出的荧光图谱变化情况(如图5所示);由图5可以看出,随着Fe3+的量的不断增加,426nm处的发射峰的强度不断减小,当Fe3+的浓度是荧光分子探针的浓度的100倍左右时,荧光几乎完全淬灭。图6是荧光强度随Fe3+的浓度变化曲线图,从图6中也可以形象看出,荧光强度随Fe3+的量的增加,荧光强度不断减小,并且幅度逐渐变缓,当达到100当量时,荧光强度几乎不再变化,荧光淬灭完全,且荧光强度随Fe3+浓度变化呈很好的线性关系。
图7是本实施例的荧光分子探针检测Fe3+最低检测限的测定曲线图。横坐标为Fe3+浓度的对数值,纵坐标Y=(I–Imin)/(Imax–Imin),其中Imin为Fe3+浓度为0时的荧光强度,Imax为Fe3+浓度为30μmol/L时的荧光强度,I为其他浓度下的荧光强度,线性拟合方程为Y=1.3499X+1.0066,R=0.9974,计算得出最低检测限为0.107μmol/L浓度。
测试pH值对本实施例制备的荧光分子探针的影响,即检测荧光分子探针在不同pH值条件下加入Fe3+前后荧光变化情况,具体如下:按4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮的浓度为10μmol/L将4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮加入DMF/HEPES缓冲(v/v=7:3,pH=7.4)溶液中,分别测定2–13之间不同pH值条件下的荧光发射光谱。同样测定加入400μmol/L的Fe3+之后不同pH值条件的的荧光发射光谱光谱,结果如图8所示。由图8可以看出,荧光分子探针在pH值2–4时,荧光强度随pH值的增加略有增强;在在pH>4时,荧光强度随pH的增加变化不大。加入Fe3+后,荧光分子探针的荧光强度明显减弱,荧光淬灭明显,荧光强度随pH值变化较小。这说明本实施例中的荧光分子探针对Fe3+识别在广泛的pH值范围内具有稳定的荧光强度,受pH值变化较小。
测试本实施例制备的荧光分子探针对Fe3+响应时间,具体方法如下:按4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮的浓度为10μmol/L 4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮加入到DMF/HEPES缓冲(v/v=7:3,pH=7.4)溶液中,在不同的时间条件下(0.5、2.0、3.5、5.0、6.5、8.0、9.5、11.0min)测试其荧光发射光谱。同样,在相同的体系中加入400μmol/L的Fe3+,测定不同的时间条件下(0.5、2.0、3.5、5.0、6.5、8.0、9.5、11.0min)测其荧光发射光谱,取荧光发射光谱中的最大值得到探针对Fe3+的相应时间变化曲线,如图9所示。从图9中可以看到,在加入Fe3+后,0.5分钟之内荧光分子探针与Fe3+即可以完成络合,荧光发射强度完全猝灭。说明此探针对Fe3+的响应非常迅速,半分钟之内就能完成络合,在实际检测应用中有非常好的即时性优点。
实施例2:本实施例的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法如下:
一、将385mg(1mmol)1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与408mg(2mmol)4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素加入到20mL质量百分浓度为98%的浓硫酸中,室温搅拌反应30min,得到反应混合物;
二、将反应混合物倒入蒸馏水中,用NaOH溶液将pH值调节到10后析出大量固体;过滤,收集滤饼;
三、将滤饼用乙酸乙酯和石油醚重结晶,得到4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,即为用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针。经计算,产率为81%。
本实施例制备的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的的红外光谱数据、在氘取代的DMSO溶剂中的1H NMR谱数据及13C NMR谱图数据如下:
IR(KBr,cm-1):3061,1737,1615,1597,1497,1452,753,698.
1H NMR(600MHz,DMSO)δ(ppm):14.14(s,1H),9.12(s,1H),8.93(dd,J1=8.4Hz,J2=14.4Hz,2H),8.85(d,J=8.4Hz,1H),7.76(t,J=7.2Hz,1H),7.72-7.69(m,2H),7.65-7.63(m,2H),7.57(t,J=7.8Hz,2H),7.51(t,J=7.3Hz,1H),7.47(t,J=7.9Hz,2H),7.43(d,J=7.6Hz,2H),7.36(m,2H),7.13(d,J=8.3Hz,1H),6.70(d,J=9.0Hz,1H),6.26(s,1H),2.37(s,3H).
13C NMR(150MHz,DMSO)δ(ppm):164.94,159.54,157.77,154.46,149.77,146.78,137.65,137.04,132.60,131.71,131.11,130.24,130.16,128.91,128.77,128.14,127.95,127.45,127.28,127.13,127.09,126.72,126.20,125.77,125.02,124.10,122.76,122.68,120.69,118.87,114.40,111.58,111.02,106.87,40.51.
从以上数据可以得到本实施例制备的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的结构式如下:
其化学名称为:4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮。
实施例3:本实施例的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法如下:
一、将385mg(1mmol)1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与1020mg(5mmol)4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素加入到20mL甲酸中,室温搅拌反应60min,得到反应混合物;
二、将反应混合物倒入蒸馏水中,用NaOH溶液将pH值调节到8后析出大量固体;过滤,收集滤饼;
三、将滤饼用乙酸乙酯和石油醚重结晶,得到4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,即为用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针。经计算,产率为79%。
本实施例制备的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的的红外光谱数据、在氘取代的DMSO溶剂中的1H NMR谱数据及13C NMR谱图数据如下:
IR(KBr,cm-1):3061,1737,1615,1597,1497,1452,753,698.
1H NMR(600MHz,DMSO)δ(ppm):14.14(s,1H),9.12(s,1H),8.93(dd,J1=8.4Hz,J2=14.4Hz,2H),8.85(d,J=8.4Hz,1H),7.76(t,J=7.2Hz,1H),7.72-7.69(m,2H),7.65-7.63(m,2H),7.57(t,J=7.8Hz,2H),7.51(t,J=7.3Hz,1H),7.47(t,J=7.9Hz,2H),7.43(d,J=7.6Hz,2H),7.36(m,2H),7.13(d,J=8.3Hz,1H),6.70(d,J=9.0Hz,1H),6.26(s,1H),2.37(s,3H).
13C NMR(150MHz,DMSO)δ(ppm):164.94,159.54,157.77,154.46,149.77,146.78,137.65,137.04,132.60,131.71,131.11,130.24,130.16,128.91,128.77,128.14,127.95,127.45,127.28,127.13,127.09,126.72,126.20,125.77,125.02,124.10,122.76,122.68,120.69,118.87,114.40,111.58,111.02,106.87,40.51.
从以上数据可以得到本实施例制备的用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的结构式如下:
其化学名称为:4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮。

Claims (5)

1.一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法,其特征在于该方法如下:
一、按1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素的摩尔比为1:(1~5),将1-N-苯基-2-(2-氨基苯基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与4-甲基-7-羟基-8-醛基香豆素加入到酸性溶剂中,室温搅拌反应10~60min,得到反应混合物;
二、将反应混合物倒入蒸馏水中,将pH值调节到8~10后析出大量固体;过滤,收集滤饼;
三、将滤饼用乙酸乙酯和石油醚重结晶,得到4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,即为用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针,该荧光分子探针为4-甲基-7-羟基-8-[2-(1-苯基-1H-菲并[9,10-d]咪唑-2-)苯氨亚甲基]-2H-吡喃-2-酮,其结构式为:
2.根据权利要求1所述的一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法,其特征在于步骤一中的酸性溶剂为冰乙酸、浓硫酸或甲酸。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法,其特征在于步骤二中调节pH值采用氢氧化钠。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的制备方法,其特征在于步骤三中乙酸乙酯和石油醚的体积比为1:(10~15)。
5.权利要求1制备的一种用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针的使用方法,其特征在于该方法按以下步骤进行:
一、将用于铁离子检测的菲并咪唑-香豆素双荧光基团比率荧光分子探针溶解于N,N-二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的混合液中,得到荧光分子探针溶液;其中HEPES缓冲溶液混合液的pH=7.4,混合液中N,N-二甲基甲酰胺与HEPES缓冲溶液的体积比为7:3,混合液中荧光分子探针的浓度为10μmol/L;
二、取荧光分子探针溶液,向其中加入待测样品,混合均匀,得到样品溶液;
三、用紫外分光光度计测试荧光分子探针溶液在波长为260nm处的吸光度值A1,再测试样品溶液在波长为260nm处的吸光度值A2,如果A2≤20%A1,则可判定样品中含有Fe3+;或者用荧光光谱仪测试荧光分子探针溶液在发射波长为426nm时的荧光强度B1,再测试样品溶液在发射波长为426nm时的荧光强度B2,如果B2≤20%B1,则可判定样品中含有Fe3+
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