一种香豆素三（2‑氨基乙基）胺席夫碱荧光探针及其应用

摘要

本发明涉及一种香豆素三(2‑氨基乙基)胺席夫碱荧光探针及其应用，具体结构式如下：该荧光探针可在CH3CN‑H2O(90:10，v/v，HEPES 20mmol/L，pH＝7.20)溶液中识别Cd2+,优点是：对Cd2+有很好的选择性，而与其他金属离子作用的荧光强度基本没有变化，抗干扰能力强，具有较好的荧光传感性质，检测限低，检测灵敏度高，荧光量子产率高。

说明书

技术领域：

本发明设计一种香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针及其应用

背景技术：

镉在自然界通常以化合物存在，镉被广泛应用于工业、农业生产中，如电池、电镀、肥料、颜料等领域。但是镉离子对人们健康的威胁越来越受重视，过量镉离子在人体内富集则会对骨骼、肺、肾及神经系统造成伤害，引起肾功能紊乱、钙功能失调，甚至癌变。因此，开发一种成本低、响应速度快的能用于检测自然环境及生物体系中的Cd²⁺的检测方法尤为重要。

传统的对于Cd²⁺的检测方法有原子吸收法、等离子体发射光谱法、电化学分析法等。近年来荧光探针技术由于具有的操作方便、成本低、高选择性以及高灵敏度等显著优点，在金属离子检测方面研究受到了广泛关注。荧光探针分析法在Cd²⁺检测方面也得到了广大分析工作者的青睐，但在对于Cd²⁺识别的荧光识别往往会受到Zn²⁺的干扰，而存在选择性差的缺陷。因此设计并合成出一种对Cd²⁺有专一识别性的小分子荧光探针具有重要的实践价值。

发明内容：

本发明的目的是为了克服以上的不足，提供一种高灵敏度、较高的抗干扰能力且能对Cd²⁺有专一识别性的荧光探针及其应用。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱类荧光探针，具体结构为：

一种香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱的应用，香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针在溶剂中识别Cd²⁺，识别Cd²⁺的溶剂是CH₃CN与H₂O体积比为90:10的CH₃CN-H₂O溶液，识别Cd²⁺的pH值范围为5-9。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

(1)、该荧光探针具有香豆素类荧光团，分子中席夫碱中N和O原子与Cd2+配位络合，实现了PET阻断，出现荧光off-on信号，实现了对Cd²⁺的荧光识别，检测灵敏度高；

(2)、该荧光探针对Cd²⁺有专一的选择性，与其他常见离子作用荧光信号基本没有变化，较高的抗干扰能力，高灵敏度，检测限低；

(3)、该荧光探针具有较宽的pH值适用范围5-9。

附图说明：

图1是本发明香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针的¹HNMR谱图；

图2是本发明荧光探针对镉离子选择性识别的荧光发射光谱图；

图3是本发明荧光探针在不同浓度镉离子存在下荧光发射光谱变化图；

图4是本发明荧光探针在镉离子及其他金属离子存在下的荧光发射强度变化图；

图5是本发明荧光探针对镉离子的检测限计算图。

具体实施方式：

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

(1)、合成7-羟基-8-香豆素醛的反应式：

(2)、合成7-羟基-8-香豆素醛的具体步骤：

称取10g7-羟基香豆素和20g六次甲基四胺溶于75mL冰乙酸中，搅拌加热至 90℃后反应8h,然后向体系加入盐酸(150mL，conc.HCl/H₂O＝84:100,v/v)并在70℃下搅拌30min。冷却，加入冰水，用乙酸乙酯萃取，之后用无水硫酸钠干燥有机相，减压抽滤，滤液减压旋蒸除去溶剂，得黄色固体。然后用无水乙醇重结晶，得7-羟基-8-香豆素醛。收率为18％。

实施例2

(3)、合成香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针的反应式：

(4)、合成香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针的具体步骤：

称取1g7-羟基-8-香豆素醛于50mL无水乙醇中，充N₂保护，加热回流时滴加溶于20mL无水乙醇中的0.22g的三(2-氨基乙基)胺，反应13.5h,减压抽滤的深红色固体，然后无水乙醇重结晶，得深黄色固体，为目标香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针。收率为53％。

(5)香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针对Cd2+的选择性检测：

10μmol/L的香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱的CH₃CN-H₂O(90:10，v/v，HEPES20mmol/L，pH＝7.20)溶液，分别加入100μmol/L的金属离子(Zn²⁺，Pb²⁺，Ni⁺，Na⁺，>2+，Mg²⁺，Li⁺，K⁺，Hg²⁺，Fe³⁺，Fe²⁺，Cu²⁺，Cr³⁺，Co²⁺，Cd²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Al³⁺，>+)，搅拌均匀后15s内检测溶液的荧光发射光谱变化，结果如图3所示。由图3所知，荧光探针在458nm处几乎没有发射峰，当加入Cd²⁺后，荧光探针溶液在458nm出出现了强的发射峰，然而加入其他离子，如Zn²⁺，Pb²⁺，Ni⁺，Na⁺，Mn²⁺，Mg²⁺，Li⁺，K⁺，>2+，Fe³⁺，Fe²⁺，Cu²⁺，Cr³⁺，Co²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Al³⁺，Ag⁺后，荧光探针溶液在458nm>2+，才能引起荧光探针溶液在458nm出出现明显的荧光增强，该香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针在>3CN-H₂O(90:10，v/v，HEPES20mmol/L，pH＝7.20)溶液中对Cd²⁺有良好的选择性。

(6)香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针对Cd²⁺的荧光滴定实验：

10μmol/L的香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱的CH₃CN-H₂O(90:10，v/v，HEPES20mmol/L，pH＝7.20)溶液，逐步增加Cd²⁺的浓度，搅拌均匀15s内检测各试样的荧光发射光谱，结果如图4所示。由图4所知，随着Cd²⁺浓度的逐步增大，探针溶液在458nm>2+的浓度达到探针浓度的1.6倍，即16μmol/L时，此时荧光强度不再增大，滴定达到饱和，故实验结果表明，该香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针对Cd²⁺具有良好的传感性质。

(7)香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针对Cd²⁺识别的竞争实验：

10μmol/L的香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱的CH₃CN-H₂O(90:10，v/v，HEPES20mmol/L，pH＝7.20)溶液，分别加入100μmol/L的其他金属离子(Zn²⁺，Pb²⁺，Ni⁺，>+，Mn²⁺，Mg²⁺，Li⁺，K⁺，Hg²⁺，Fe³⁺，Fe²⁺，Cu²⁺，Cr³⁺，Co²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Al³⁺，>+)，搅拌均匀后15s内检测溶液的荧光发射光谱，然后向以上各个含有金属离子的溶液中加入100μmol/L的Cd²⁺，搅拌均匀后15s内检测溶液的荧光发射光谱。分别取458nm>2+的荧光识别没有显著干扰。

(8)香豆素三(2-氨基乙基)胺席夫碱荧光探针对Cd²⁺检测限的计算：

检测限根据荧光光谱滴定数据计算。以荧光滴定强度为纵坐标，Cd²⁺的浓度作为横坐标作图。在Cd²⁺浓度在1μmol/L到9μmol/L的浓度范围内，线性关系较好(R＝0.98457)，直线方程为y＝124.02667x+211.63333。运用公式DL＝K×S_b1/S，其中DL为检测限，K＝3，>b1＝空白溶液的标准偏差，S是校准曲线的斜率。经计算检测限为4.02×10^-8M。

最后应说明的是：虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。