一種基于羅丹明B的Fe³⁺分子熒光傳感器、制備方法及應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于羅丹明B的Fe3+分子熒光傳感器、制備方法及應(yīng)用。本發(fā)明以羅丹明B為前體合成目標(biāo)產(chǎn)物N?(2?(3’,6’?雙(二乙基氨基)?氧雜螺[異吲哚?1,9’?呫噸?2?乙)?1氫?咪唑?1?硫代酰胺。本發(fā)明將目標(biāo)產(chǎn)物用于Fe3+檢測，發(fā)現(xiàn)其對Fe3+有很好的檢測效果，且本發(fā)明采用的原料易得，合成步驟簡單，后處理亦很方便，較易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，在檢測Fe3+方面有很大的應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種基于羅丹明B的Fe3+分子熒光傳感器、制備方法及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于生物化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器的制備及 應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 鐵是人體不可缺少的微量元素，它是構(gòu)成血紅蛋白、肌紅蛋白及多種酶的重要成 分，如果體內(nèi)缺少鐵，可影響血紅蛋白、肌紅白蛋的合成，可使某些酶，如細(xì)胞色素 c、核糖核 苷酸還原酶、琥珀酸脫氫酶等的活性降低。這些酶與生物氧化、組織呼吸、神經(jīng)遞質(zhì)的分解 與合成有著密切關(guān)系，因此，鐵的缺乏可引起很多生理上的變化，從而導(dǎo)致免疫力低下，智 力降低和機(jī)體抗感染能力降低，影響機(jī)體體溫調(diào)節(jié)能力，神經(jīng)機(jī)能紊亂，工作效率降低等各 種疾病，最常見的是缺鐵性貧血。鑒于Fe 3+對人體如此至關(guān)重要，研究一種能夠快速方便檢 測Fe3+的方法具有十分重要的意義。
[0003] 目前，檢測Fe3+的方法主要有：原子吸收分光光度法、伏安法、比色法和流動注射 法，然而這些方法存在很多缺點，如所需儀器價格較為昂貴費時，攜帶不便，敏感性差，所測 定的Fe 3+濃度范圍不大，對于含F(xiàn)e3+量較小的細(xì)胞中測量則更是困難等。與此相反，由于化 學(xué)發(fā)光不需要任何光源，因而在對熒光探針進(jìn)行化學(xué)發(fā)光成像檢測時，不存在熒光檢測或 者熒光成像時不可避免的光學(xué)背景的干擾，從而可以獲得更低的檢出限。
[0004] 羅丹明類染料由于其摩爾吸光系數(shù)較大，熒光量子產(chǎn)率高、光譜性能優(yōu)越、結(jié)構(gòu)簡 單、易于修飾、吸收波長范圍廣等優(yōu)勢，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用與分子探針設(shè)計，目前，羅丹明類分 子探針多用于檢測Al 3+，Cr3+，Zn2+等。
[0005] 文南犬 1 (Weerasinghe A J, Schmiesing C, Varaganti S, et al. Single- and multiphoton turn-〇n fluorescent Fe(3+) sensors based on bis(rhodamine).[J]. J. phys. chem. b，2010，114(29): 9413-9419.)報道了一種羅丹明酰肼和醛基物縮合反應(yīng)， 合成出一種新型的Fe3+傳感器的方法，產(chǎn)率85%。
[0006] 文獻(xiàn)2(Yang M，Meng W，Ding Q，et al · Novel fluorescent probes based on rhodamine for naked-eye detection of Fe3+ and their application of imaging in living cells[J]· New Journal of Chemistry，2015，39.)報道了一種利用羅丹明B 與氨基縮合反應(yīng)合成出一種新型的Fe3+傳感器的方法，產(chǎn)率49%。
[0007] 上述文獻(xiàn)所報道的合成方法存在以下缺陷： (1)如文獻(xiàn)1中，合成的探針?biāo)苄暂^差，75%都是乙腈。
[0008] (2)如文獻(xiàn)2中，合成的探針的產(chǎn)率較低，僅為49%。
[0009] 上述缺陷造成至今為止，應(yīng)用現(xiàn)有工藝方法難以得到生產(chǎn)成本低、熒光強(qiáng)度高，選 擇性較好的Fe3+傳感器制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明目的是提供一種基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器、制備及應(yīng)用。
[0011] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是： 一種基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器，該熒光傳感器的結(jié)構(gòu)如下：
[0012] 本發(fā)明中基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器的制備方法，包括以下步驟： 將化合物1與1，1'_硫代羰基二咪唑在常溫下溶于二氯甲烷中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，減壓 除去溶劑，萃取，硅膠柱分離，得到白色粉末即為所述Fe3+熒光傳感器，其中，化合物1的結(jié)構(gòu) 如下：
[0013] 本發(fā)明中，化合物1與1，Γ-硫代羰基二咪唑的摩爾比為1: 1。
[0014] 本發(fā)明中，硅膠柱分離純化采用的洗脫液為MeOH:CH2Cl2=l :99。
[0015] 本發(fā)明中，常溫反應(yīng)時間為30 min以上。
[0016]本發(fā)明中所述的基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器用于檢測Fe3+。
[0017] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點是：（1)本發(fā)明以羅丹明為主體合成了一種新 型Fe3+熒光傳感器，具有良好的光穩(wěn)定性，長波長發(fā)射以及量子產(chǎn)率高等優(yōu)點。（2)本發(fā)明所 選用原料成本低，合成步驟簡單，后處理亦很方便，較易實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。（3)本發(fā)明采用鹵 代烴與伯胺縮合反應(yīng)方式，合成方法簡單，反應(yīng)條件溫和，且產(chǎn)率較高。（4)本發(fā)明所涉及傳 感器能選擇性檢測Fe 3+變化，且靈敏度較高，在檢測環(huán)境中的Fe3+方面具有很大的應(yīng)用前 景。
【附圖說明】
[0018] 圖1為本發(fā)明的化合物1咕NMR圖。
[0019] 圖2為本發(fā)明的化合物1 13C NMR圖。
[0020] 圖3為本發(fā)明的化合物2咕NMR圖。
[0021] 圖4為本發(fā)明的化合物2 13C NMR圖。
[0022] 圖5為本發(fā)明的化合物2的熒光選擇性圖。
[0023] 圖6為本發(fā)明的化合物2的紫外選擇性圖。
【具體實施方式】
[0024](一)傳感器化合物的合成 本發(fā)明提供了目標(biāo)產(chǎn)物在Fe3+檢測中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)其對Fe3+有很好的檢測效果。本發(fā)明 合成路線如下：
(二)熒光性能測試 將CdCl2.2.5H2〇，CuCl2.2H2〇，AlCh，KC1, FeCl3.6H2〇，PbCl2，AgN03，HgCl2， NiCl2 · 6H2〇，MgCl2 · 6H2〇，NaCl，ZnCl2，CrCl3 · 6H2〇，Ba(N03)2，MnCl2 · 4H2〇，CaCl2,CoCl2 · 6H20, CaCl2等不同重金屬離子加入化合物2的溶液中，進(jìn)行熒光響應(yīng)測試。
[0025] (三)紫外測試 將CdCl2.2.5H2〇，CuCl2.2H2〇，AlCh，KC1, FeCl3.6H2〇，PbCl2，AgN03，HgCl2， NiCl2*6H20, MgCl2*6H20, NaCl, ZnCl2, CrCl3*6H20, Ba(N03)2, MnCl2*4H20, C〇Cl2 · 6H20, CaCl2等不同重金屬離子加入化合物2的溶液中，進(jìn)行紫外響應(yīng)測試 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0026] 實施例1 熒光化學(xué)傳感器的合成 1.化合物1的合成 將羅丹明B(960 mg，2謹(jǐn)〇1)與乙二胺（1.3 ml，20謹(jǐn)〇1)在無水乙醇(40 ml)中，控制 反應(yīng)溫度在80 °C，反應(yīng)時間為12 h。反應(yīng)完成之后，減壓除去溶劑，萃取，經(jīng)硅膠柱分離得 到淡黃色固體(880 mg，92%)?；衔?? NMR，13C NMR分別如圖1，圖2所示。
[0027] 2.化合物2的合成 將化合物1(135.6 mg, 0.28mmol)與1，1'_硫代羰基二咪唑（50 mg, 0.28 mmol)溶于 二氯甲烷(8ml)，常溫反應(yīng)30min。反應(yīng)完成之后，減壓除去溶劑，萃取，經(jīng)硅膠柱分離得到粉 色粉末（133mg，80%)。化合物2? NMR，13C NMR分別如圖3,圖4所示。
[0028] 實施例2 熒光選擇性能測試 Fe3 +熒光傳感器2在乙醇中具有很好的溶解性，經(jīng)驗證，化合物2可以溶解在EtOH: HEPES(lmM，pH=7.2)=2:l混合液中，配制500 ml該溶液作為儲備液(pH=7.2)。
[0029] 精確配置Fe3+熒光傳感器2為 1 X 10-3 mol/L EtOH-H2〇混合液(2/1，V/V)，CdCl2 · 2.5H20, CuC12*2H20, A1C13, KC1, FeCl3 · 6H20, PbCl2, AgN03, HgCl2, NiCl2 · 6H20, MgCl2.6H2〇, NaCl, ZnCl2, CrCl3.6H2〇, Ba(N03)2, MnCl2.4H2〇, CoCl2.6H2〇, CaCl2 等濃度為5X10-3 mol/L水溶液，以及用EtOH:HEPES(l mM, pH=7.2,2/l, V/V)溶液。
[0030] 熒光選擇性實驗如圖5所示，取3ml儲備液置于液體池中，加入60uL熒光傳感器2， 測其初始熒光強(qiáng)度值，然后分別加入配置好的各種陽離子60uL，測量其穩(wěn)定時的熒光強(qiáng)度。 觀察圖5可知，化合物2對Fe 3+有明顯響應(yīng)效果，并且在582 nm處熒光強(qiáng)度達(dá)到最大值，也即 化合物2對Fe3+有很好的選擇性。
[0031] 實施例3 紫外選擇性能測試 Fe3 +熒光傳感器2在乙醇中具有很好的溶解性，經(jīng)驗證，化合物2可以溶解在EtOH: HEPES(lmM，pH=7.2)=2:l混合液中，配制500 ml該溶液作為儲備液(pH=7.2)。
[0032] 精確配置Fe3+熒光傳感器2為 1 X 10-3 mol/L Et0H-H20混合液(2/1，V/V)，CdCl2 · 2.5H20, CuC12*2H2〇, AlCb, KC1, FeCb · 6H2O, PbCl2, AgN03, HgCl2, N1CI2 · 6H2O, MgCl2.6H2〇，NaCl, ZnCl2, CrCl3.6H2〇, Ba(N03)2, MnCl2.4H2〇，CoC12.6H2〇，CaCl2 等濃度為5X10-3 mol/L水溶液，以及用EtOH:HEPES(l mM, pH=7.2,2/l, V/V)溶液。
[0033] 紫外選擇性實驗如圖6所示，取3ml儲備液置于液體池中，加入60uL熒光傳感器2， 測其初始吸光度，然后分別加入配置好的各種陽離子60uL，測量其穩(wěn)定時的吸光度。觀察圖 6可知，化合物2對Fe 3+有明顯響應(yīng)效果，在558 nm處出現(xiàn)一個新峰，也即化合物2對Fe3+有很 好的選擇性。
【主權(quán)項】
1. 一種基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器，其特征在于，該熒光傳感器的結(jié)構(gòu)如下：2. -種基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： 將化合物1與1，1'_硫代羰基二咪唑在常溫下溶于二氯甲烷中反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后，減壓 除去溶劑，萃取，硅膠柱分離，得到白色粉末即為所述Fe3+熒光傳感器，其中，化合物1的結(jié)構(gòu) 如下： 3. 如權(quán)利要求2所述的基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器的制備方法，其特征在于，化合物 1與1，1' _硫代羰基二咪唑的摩爾比為1:1。4. 如權(quán)利要求2所述的基于羅丹明B的Fe3+熒光傳感器的制備方法，其特征在于，硅膠柱 分離純化采用的洗脫液為MeOH: CH2Cl2=l: 99。5. 如權(quán)利要求2所述的基于羅丹明B的Fe3+焚光傳感器的制備方法，其特征在于，常溫反 應(yīng)時間為30 min以上。6. 如權(quán)利要求1所述的基于羅丹明B的Fe3+焚光傳感器在檢測Fe3+中的應(yīng)用。
【文檔編號】C09K11/06GK106047336SQ201610440223
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】包曉峰, 吳小磊, 舒海, 陳相雪, 華青涵
【申請人】南京理工大學(xué)