本發(fā)明涉及的是一種熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉合成及其對氯離子的檢測，屬于有機發(fā)光材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

氯離子含量是水質(zhì)監(jiān)測的一項重要指標。海軍許多艦艇以蒸汽為動力，對于鍋爐用水水質(zhì)要求高，對于水質(zhì)指標的監(jiān)控十分嚴格。水質(zhì)不良將造成蒸汽動力裝置的結(jié)垢、腐蝕、蒸汽污染，直接影響到蒸汽動力裝置的正常運行和使用壽命，影響到艦艇的安全性和戰(zhàn)斗力。為了保證蒸汽動力裝置的正常運行，對水進行正確處理并充分掌握水質(zhì)是艦務(wù)管理中的一項重要的工作。此外更為重要的是，Cl^-是生物體系中含量最多且很重要的一種陰離子，在許多細胞功能中發(fā)揮著重要的作用，例如調(diào)節(jié)細胞體積、細胞pH，細胞免疫反應(yīng)和細胞凋亡等，細胞內(nèi)Cl^-濃度異常會引起一些疾病，比如囊性肺纖維化、肌強直癥和心律不齊等。因此在生物體系內(nèi)靈敏準確快速的去定量檢測Cl^-得到了廣泛關(guān)注，建立一種簡單、快速、有效的氯離子測定方法非常有必要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述，本發(fā)明的目的在于提供一種熒光分子N-乙氨基-6-甲氧基喹啉探針合成。

本發(fā)明的另一目的是熒光分子探針對氯離子的檢測方法。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)

一種熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的合成方法，其步驟是：

稱取2-溴乙氨氫溴酸鹽2.05g和六甲氧基喹啉1.59g加入到帶有回流冷凝管裝置50mL的圓底燒瓶中，再往圓底燒瓶加入2mL乙醇和10mL乙腈，將混合溶液油浴加熱至80攝氏度回流，TLC檢測反應(yīng)直至原料六甲氧基喹啉不再反應(yīng)為止。反應(yīng)結(jié)束后，減壓旋蒸去除溶劑乙醇和乙腈，然后將粗產(chǎn)物等量的放入兩個10m離心管中，各加入6mL乙醇，10000r離心清洗十分鐘，直至TLC檢測上清液中不含有原料六甲氧基喹啉為止，將乙醇清洗過后的產(chǎn)物放入60攝氏度的真空干燥箱中烘干，得到純凈的產(chǎn)物N-乙氨基-6-甲氧基喹啉。

一種熒光分子探N-乙氨基-6-甲氧基喹啉合成

a．向帶有回流冷凝管裝置50 mL的兩口圓底燒瓶中加入2-溴乙氨氫溴酸鹽，六甲氧基喹啉，2 mL乙醇，10mL乙腈，氮氣保護，80攝氏度回流10 h，反應(yīng)結(jié)束后，將體系冷卻至室溫，減壓濃縮溶劑得到粗產(chǎn)品，粗產(chǎn)品用乙醇離心清洗，洗至上清液中不再含有六甲氧基喹啉為止，60攝氏度真空干燥6小時，得到產(chǎn)物N-乙氨基-6-甲氧基喹啉。

熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的合成結(jié)構(gòu)式如下

熒分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的理化性質(zhì)：

N-乙氨基-6-甲氧基喹啉（C₁₂H₁₅N₃O⁺）是易溶于水的白色固體，其分子量為203.1149，熔點為248-252攝氏度。

用合成熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉檢測水樣中的氯離子含量，其步驟是：

a．將熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉，溶于二次水中，用熒光發(fā)射光譜分別測定熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的吸收和發(fā)射光譜，經(jīng)測定，其熒光吸收最大波長為350 nm處，最強熒光發(fā)射在454 nm處；向其中加入0-50mM的氯離子，用熒光發(fā)射光譜來檢測加入不同濃度氯離子后N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的熒光發(fā)射強度的變化并記錄，根據(jù)氯離子濃度和熒光發(fā)射光譜的強度建立標準曲線，其方程為y = 13.592 + 157.578 × [Cl^﹣], R = 0.990，其中y表示不加氯離子的探針的熒光強度減去加入氯離子之后探針的熒光強度，[Cl^﹣]的單位為mMol/L，檢出限（LOD, S/N = 3）可以達到8.19μMol，(σ = 0.43)。

熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉檢測水樣中的氯離子的機理如下：

熒光分子探針測定氯離子根的機理

首先六甲氧基喹啉是對氯離子特異性識別的基團，在氯離子的碰撞下N-乙氨基-6-甲氧基喹啉熒光猝滅，在酸性條件下，N-乙氨基-6-甲氧基喹啉上的氨基質(zhì)子化，增強了對氯離子的吸引作用，從而使得該探針對氯離子有較強的識別作用，得到了一個目前用基于六甲氧基喹啉熒光團熒光光譜法檢測氯離子最低的檢出限。

本發(fā)明的優(yōu)點和產(chǎn)生的有益效果：

本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足之處。利用六甲氧基喹啉和2-溴乙氨氫溴酸鹽合成了熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉，其熒光吸收最大波長為350 nm處，最強熒光發(fā)射在454 nm處。本發(fā)明用于各種實際水樣氯離子含量測定，并且可以檢測各種水樣中氯離子的含量，最低檢測限為8.19μMol。該探針響應(yīng)速度快（無需孵化），對于保障人體健康產(chǎn)生積極的作用。和現(xiàn)有的測定氯離子濃度的技術(shù)相比，本發(fā)明合成的熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉光學性質(zhì)穩(wěn)定，儲存時間長，操作簡單，特異性好，靈敏度高，對氯離子響應(yīng)迅速，是一種快捷的檢測氯離子的方法。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所合成的N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的¹H譜。

圖2為本發(fā)明所合成的N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的的¹³C譜。

圖3為本發(fā)明所合成的N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的高分辨質(zhì)譜圖。譜圖中 [M⁺]為分子離子峰。

圖4為本發(fā)明N-乙氨基-6-甲氧基喹啉和Cl^-的響應(yīng)時間圖

圖5為本發(fā)明N-乙氨基-6-甲氧基喹啉和各種陰離子作用時的熒光光譜變化圖

圖6為本發(fā)明N-乙氨基-6-甲氧基喹啉和不同濃度Cl^﹣作用時的熒光光譜變化圖

圖7為本發(fā)明N-乙氨基-6-甲氧基喹啉熒光強度變化與Cl^﹣濃度( 0.1-1 mM )的線性關(guān)系

圖8為本發(fā)明N-乙氨基-6-甲氧基喹啉熒光強度變化與Cl^﹣濃度( 2-10 mM )的線性關(guān)系

測試體系為100μMN-乙氨基-6-甲氧基喹啉，0.1mM和1mM NaCl水溶液，pH=5的硼砂緩沖體系。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例及實驗例對本發(fā)明技術(shù)方案再做進一步說明：

實施例1

稱取2-溴乙氨氫溴酸鹽2.05g和六甲氧基喹啉1.59g加入到帶有回流冷凝管裝置50mL的圓底燒瓶中，再往圓底燒瓶加入2mL乙醇和10mL乙腈，將混合溶液在油浴加熱至80攝氏度回流，TLC檢測反應(yīng)直至原料六甲氧基喹啉不再反應(yīng)為止。反應(yīng)結(jié)束后，減壓旋蒸去除溶劑乙醇和乙腈，然后將粗產(chǎn)物等量的放入兩個10mL離心管中，各加入6mL乙醇，10000r離心清洗十分鐘，直至TLC檢測上清液中不含有原料六甲氧基喹啉為止，將乙醇清洗過后的產(chǎn)物放入60攝氏度的真空干燥箱中烘干，得到純凈的產(chǎn)物N-乙氨基-6-甲氧基喹啉。產(chǎn)率92％。

本發(fā)明用核磁共振氫譜、核磁共振碳譜以及高分辨質(zhì)譜表征了熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的結(jié)構(gòu)。

熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉合成后用核磁共振波譜儀對產(chǎn)物進行測試，得到其氫譜圖1，證明有15個氫原子，其化學位移數(shù)據(jù)為：

¹HNMR(400MHz,D₂O )δ=8.99,8.91,8.89,8.21,8.19,7.89,7.88,7.76,7.73,7.59,5.23,3.87,3.65,3.63,3.47,3.45

得到其碳譜圖2，證明有13個碳原子其化學位移數(shù)據(jù)為：

¹³CNMR(100MHz,D₂O)δ=161.03,148.71,147.86,135.18,133.93,130.40,123.64,120.47,110.07,57.66,55.63,41.70,39.38

高分辨質(zhì)譜圖3顯示其分子量為ESI-MS m/z (M ⁺) =203.1149。

以上表征證明了化合物 N-乙氨基-6-甲氧基喹啉合成成功。

下面，本發(fā)明熒光發(fā)射光譜實驗對熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉對氯離子的檢測性能進行了試驗。

1. 熒光光譜試驗

在水溶液中測定熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的熒光發(fā)射和吸收光譜，該探針熒光最大吸收波長在350nm，最大發(fā)射波長在454nm處。

2.響應(yīng)時間實驗

確定了N-乙氨基-6-甲氧基喹啉吸收和發(fā)射光譜性質(zhì)后，本發(fā)明對N-乙氨基-6-甲氧基喹啉與氯離子的作用時間進行了研究。發(fā)現(xiàn)該探針與氯離子響應(yīng)迅速，無需孵化就可進行測得，且響應(yīng)程度長時間保持穩(wěn)定，如圖4。

3.選擇性實驗

為了研究探針對氯離子的識別能力，N-乙氨基-6-甲氧基喹啉分別與被分析物SO₄^2﹣，NO₂^﹣，HPO₄^2﹣，H₂PO₄^﹣，Ac^﹣，ClO₄^﹣，F(xiàn)^﹣，Br^﹣，I^﹣，CO₃^2﹣，HCO₃^﹣，SO₃^2﹣，HSO₃^﹣，HSO₄^﹣作用后，用熒光分光光度計記錄熒光發(fā)射光譜的變化。如圖5所示，當N-乙氨基-6-甲氧基喹啉與Cl^﹣作用時，在454 nm處的熒光發(fā)射光譜強度發(fā)生明顯的降低，而與其他被分析物作用后熒光發(fā)射光譜均無顯著變化。這一結(jié)果證明，N-乙氨基-6-甲氧基喹啉可以對Cl^﹣實現(xiàn)特異性的識別。

4. 濃度滴定實驗

考察了N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的響應(yīng)時間和選擇性以后，本發(fā)明研究了N-乙氨基-6-甲氧基喹啉對于Cl^﹣的定量檢測能力。本發(fā)明熒光發(fā)射光譜對其定量性能進行了考察。向不同體積的10mmol/L或1mol/L NaCl中分別加入20 μLN-乙氨基-6-甲氧基喹啉(10 mM)，用pH=5的硼砂緩沖定容至2mL。用熒光分光光度計記錄N-乙氨基-6-甲氧基喹啉在454nm激發(fā)波長下的熒光發(fā)射光譜。如圖6所示，其熒光發(fā)射光譜隨著Cl^﹣的加入，分子N-乙氨基-6-甲氧基喹啉在454nm處的熒光發(fā)射降低，，并且與Cl^﹣(0- 1mmol/L)的濃度和Cl^﹣(2- 10mmol/L)呈現(xiàn)出了良好的線性關(guān)系,如圖7（Cl^﹣，0- 2mmol/L，回歸方程y = 13.592 + 157.578 × [Cl^﹣], R = 0.990, 其中y表示不加氯離子的探針的熒光強度減去加入氯離子之后探針的熒光強度，[Cl^﹣]的單位為mMol/L），檢出限(LOD, S/N = 3)可以達到8.19μMol，(σ = 0.43)；圖8（Cl^﹣，2- 10mmol/L，回歸方程y = 255.278 + 35.278 × [Cl^﹣], R = 0.989）這一結(jié)果表明，N-乙氨基-6-甲氧基喹啉可以對Cl^﹣進行定量分析。

5. 黃河水、自來水、蘭州大學毓秀湖水中氯離子的含量測定實驗

在系統(tǒng)的研究了熒光分子探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉的光學性質(zhì)以后，本發(fā)明將其應(yīng)用于實際水樣中Cl^﹣的含量測定。為此，本發(fā)明直接測定了黃河水、自來水、蘭州大學毓秀湖水中Cl^﹣的含量，驗測得的三種不同實際水樣中Cl^﹣的含量與國標測定方法（GB11896-89）的結(jié)果相近（表1），證明可以應(yīng)用于實際水樣中Cl^﹣的定量測試。具體方法為：

a.樣品處理

黃河水樣取自黃河蘭州段，所取得水樣先用布氏漏斗過濾，然后用0.45μM的濾膜過濾；自來水樣取自實驗室用水；蘭州大學毓秀湖水用0.45μM的濾膜過濾。上述水樣用甲酸調(diào)節(jié)至pH=5。

b.熒光法測定實際水樣中Cl^﹣含量

分別取4.00 mL上述處理好的實際水樣于錐形瓶中，分別加入20 μL的N-乙氨基-6-甲氧基喹啉，搖勻，用熒光分光光度計記錄350 nm的激發(fā)波長下的熒光發(fā)射光譜強度的變化，代入到公式y(tǒng) = 13.592 + 157.578 × [Cl^﹣]中計算出氯離子濃度，然后換算成質(zhì)量濃度。

c.國標測定水樣（黃河水、自來水、蘭州大學毓秀湖水）中的氯離子的方法（GB11896-89）

1、NaCl基準溶液的配制：

將NaCl在500℃的馬弗爐中灼燒4小時，用天平準確稱量NaCl 0.8243g，在500ml的容量瓶中用超純水定容，此基準溶液的滴定度為T_Cl﹣=1.000mg/mL。

2、AgNO₃標準溶液的配制：

稱取4.8g AgNO₃溶解于1L超純水中，置于棕色磨口瓶中保存，此溶液對Cl^-的滴定度T _{AgNO3∣Cl﹣}=1.0mg/mL，其準確值需要用NaCl基準溶液標定。

3、AgNO₃溶液的標定

準確移取NaCl基準溶液20mL于錐形瓶中，加入30mL純水和0.5mL K₂CrO₄溶液，用AgNO₃溶液滴定，滴定過程必須不斷劇烈搖動錐形瓶，直至溶液由黃色溶液變成穩(wěn)定的橘黃色為止，讀取滴定管讀數(shù)V1（雙樣標定，取其平均值），按下式計算AgNO₃標準溶液滴定度的準確值

其中V1為AgNO₃標準溶液的體積

第一次標定消耗AgNO₃標準溶液的體積20.8mL，第二次標定消耗AgNO₃標準溶液的體積20.5mL，第三次標定消耗AgNO₃標準溶液的體積20.3mL，第四次標定消耗AgNO₃標準溶液的體積20.5mL，平均值為20.3mL，代入上述公式的到T _{AgNO3∣Cl﹣}=0.9756mg/mL

4、國標法測定實際水樣中Cl^﹣的濃度

準確移取水樣50.00mL于錐形瓶中，加入0.5mL K₂CrO₄溶液用上述標定過的AgNO₃溶液進行滴定，滴定過程中不斷劇烈搖動錐形瓶，直至溶液由黃色變?yōu)榉€(wěn)定的橘黃色為止，讀取滴定管讀數(shù)V2，上述測定都重復測量兩次取平均值。則氯離子的含量可以根據(jù)下式計算出，

本發(fā)明與GB11896-89測試實際水樣中的氯離子含量見下表：

表1. 實際水樣中的Cl^﹣含量測定比較

上述表明：本發(fā)明的熒光探針N-乙氨基-6-甲氧基喹啉測定實際水樣氯離子含量相比于GB11896-89測定氯離子的方法，簡便快速，操作簡單，特異性好，靈敏度高，響應(yīng)迅速，僅需一步即可以完成對氯離子的檢測，并且探針光學性質(zhì)穩(wěn)定，不易光漂白，更易于保存，量子產(chǎn)率高。因此，本發(fā)明測定氯離子濃度的方法是一種高效、快捷、準確的方法。