本發(fā)明涉及一種熒光探針、制備方法及應用，更具體地說涉及一種用于檢測鈀離子熒光探針、制備方法及應用。

背景技術(shù)：

鈀在地球上的儲量稀少，由于采掘條件的限制，鈀的產(chǎn)量很少，屬于貴金屬，但擁有廣泛的用途，在化學中，鈀主要作為催化劑應用于大量反應，同時鈀也用于制造牙科材料、手表和外科器具等。人類在生活中接觸的鈀主要是由于汽車尾氣凈化處理裝置造成的，在尾氣凈化處理裝置中，鈀與鉑、銠作為催化劑的活性成分來凈化汽車尾氣中的有害物質(zhì)，但在凈化過程中，由于高溫、化學反應、機械摩擦等原因而使鉑、鈀、銠以顆粒物的形式隨凈化后的尾氣排放到環(huán)境中，并在一定條件下轉(zhuǎn)化為鹵化物，通過空氣、水和土壤進入生物鏈，對人體的健康產(chǎn)生潛在的損害。鈀及其化合物經(jīng)口攝人吸收很少，吸入的鈀化合物主要滯留于肺部，吸收后的鈀很快轉(zhuǎn)運至肝、腎、脾、腎上腺、肺、骨骼等器官，會與人體中大分子物質(zhì)，比如DNA,RNA,維生素，蛋白質(zhì)發(fā)生絡合效應，從而抑制細胞的正常功能。因此，定量檢測鈀離子的含量對維持人體正常生命活動有著重要的意義。

目前用于檢測鈀離子方法主要有：原子吸收光譜法、等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法、固相微萃取-高效液相色譜法和熒光光譜法。但這些方法耗時長，響應慢，工藝復雜，而熒光光譜法能很好地克服這些缺點，所以需要研發(fā)出高選擇性檢測鈀離子的熒光探針。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供用于檢測鈀離子熒光探針，同時提供其制備方法及應用。該熒光探針可快速響應并高選擇性檢測鈀離子。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思如下：探針1及2可選擇性與鈀離子反應并產(chǎn)生綠色和紅色熒光。該反應不受其他金屬離子的干擾，能短時間內(nèi)產(chǎn)生熒光強度，且產(chǎn)生的熒光強度與鈀離子濃度線性相關(guān)，本發(fā)明首次制備探針1及2并首次將其用于鈀離子的選擇性檢測。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明的用于檢測鈀離子熒光探針，其具有如式1或2所示的結(jié)構(gòu)：

其中R為H、CH₃或t-Bu。

本發(fā)明上述熒光探針的制備方法，其包括以下步驟：

將2-羥基-5-烷基苯甲醛、2-氨基-苯硫酚、焦亞硫酸鈉溶解于無水DMF中，反應生成物質(zhì)3，將物質(zhì)3與烏洛托品溶解于三氟乙酸中，反應生成物質(zhì)4，然后將物質(zhì)4與溴丙炔、碳酸鉀溶解于DMF中，反應得到探針1；再將探針1與1,3-茚二酮、哌啶加入到四氫呋喃中，反應得到探針2。

本發(fā)明上述的制備方法，其更進一步的技術(shù)方案是所述的反應生成物質(zhì)3時其反應條件為100℃-120℃下回流反應3小時或以上；所述的反應生成物質(zhì)4時其反應條件為90℃-100℃下回流反應6小時或以上；所述的反應得到探針1其反應條件為室溫下反應15小時或以上；所述的反應得到探針2其反應條件為室溫下反應6小時或以上。

本發(fā)明上述的制備方法，其更進一步的技術(shù)方案是包括以下步驟:

所述的反應生成物質(zhì)3其反應結(jié)束后先在反應產(chǎn)物里加入蒸餾水，再過濾，水洗并干燥濾餅，所得產(chǎn)物即為物質(zhì)3；

所述的反應生成物質(zhì)4其反應結(jié)束后在反應產(chǎn)物里加入鹽酸，然后用二氯甲烷萃取，并用水洗滌，旋干有機相，再用二氯甲烷作洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品后，得到的產(chǎn)物即為物質(zhì)4；

所述的反應得到探針1其反應結(jié)束后在反應物里加入水，再用乙酸乙酯萃取，然后用無水硫酸鎂干燥，最后用二氯甲烷和正己烷作洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品后，得到的產(chǎn)物即為探針1；

所述的反應得到探針2其反應結(jié)束后將反應物用二氯甲烷和水萃取，有機相用無水硫酸鎂干燥，并旋干，再用二氯甲烷和正己烷作洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品后，得到的產(chǎn)物即為探針2。

本發(fā)明上述的制備方法，其更進一步的技術(shù)方案還可以是所述的2-羥基-5-烷基苯甲醛、2-氨基-苯硫酚與焦亞硫酸鈉的用量質(zhì)量比為1:1:1-1：1：3；所述的物質(zhì)3與烏洛托品的用量質(zhì)量比為1:1-1：3；所述的物質(zhì)4與溴丙炔、碳酸鉀的用量質(zhì)量比為1:1-1：3；所述的探針1與1,3-茚二酮、哌啶的用量質(zhì)量比為3:1-1：3。

本發(fā)明還提供上述熒光探針在檢測鈀離子中的應用。

本發(fā)明具有以下有益效果：

1)本發(fā)明兩種熒光探針在溶液中無色且無熒光，與鈀離子反應后顯示黃色，探針1發(fā)出強烈的綠色熒光，探針2發(fā)出強烈的紅色熒光。

2)采用本發(fā)明的熒光探針后，檢測靈敏度高，兩種探針對鈀離子的檢測限分別可達10^-7M和10^-8M。

3)本發(fā)明熒光探針僅與鈀離子發(fā)生熒光反應，對其他金屬離子均無反應，具有很好的選擇性和特異性。而且，對其他形式的鈀離子均有檢測效果。

4)本發(fā)明熒光探針制備工藝簡單易行，易于規(guī)?；a(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例Ⅰ-1制得熒光探針1(R＝-CH₃)純品的¹HNMR圖。

圖2為本發(fā)明實施例Ⅰ-1制得熒光探針1(R＝-CH₃)純品的高分辨質(zhì)譜圖。

圖3為本發(fā)明實施例Ⅰ-2熒光探針1(R＝-CH₃)與各種金屬離子反應的熒光發(fā)射光譜。

圖4為本發(fā)明實施例Ⅰ-2熒光探針1(R＝-CH₃)的紫外可見吸收光譜。

圖5為本發(fā)明實施例Ⅰ-3熒光探針1(R＝-CH₃)與鈀離子反應的熒光增量圖。

圖6為本發(fā)明實施例Ⅰ-3熒光探針1(R＝-CH₃)對鈀離子濃度的熒光強度工作曲線。

圖7為本發(fā)明實施例Ⅰ-4熒光探針1(R＝-CH₃)對三種不同形式鈀濃度的熒光強度工作曲線。

圖8為本發(fā)明實施例Ⅱ-1制得熒光探針2(R＝-CH₃)純品的¹HNMR圖。

圖9為本發(fā)明實施例Ⅱ-1制得熒光探針2(R＝-CH₃)純品的高分辨質(zhì)譜圖。

圖10為本發(fā)明實施例Ⅱ-2熒光探針2(R＝-CH₃)與各種金屬離子反應的熒光發(fā)射光譜。

圖11為本發(fā)明實施例Ⅱ-2熒光探針2(R＝-CH₃)的紫外可見吸收光譜。

圖12為本發(fā)明實施例Ⅱ-3熒光探針2(R＝-CH₃)與鈀離子反應的熒光增量圖。

圖13為本發(fā)明實施例Ⅱ-3熒光探針2(R＝-CH₃)對鈀離子濃度的熒光強度工作曲線。

圖14為本發(fā)明實施例Ⅱ-4熒光探針2(R＝-CH₃)對三種不同形式鈀濃度的熒光強度工作曲線。

具體實施方式

下面參照附圖并結(jié)合實施例Ⅰ，Ⅱ?qū)Ρ景l(fā)明作進一步詳細描述。但是本發(fā)明不限于所給出的例子。

實施例Ⅰ-1 制備釋放綠色熒光的探針1(R＝-CH₃)

將5g 2-羥基-5-甲基苯甲醛，4.6g 2-氨基苯硫酚和6g焦亞硫酸鈉溶解在50mL的DMF中；在110℃下回流3小時；反應結(jié)束后，冷卻到室溫，再加入50mL蒸餾水洗滌，產(chǎn)生沉淀，過濾，水洗濾餅5次，并將得到的固體在真空干燥向內(nèi)烘干得到8.5g白色固體物質(zhì)3；稱取2.5g所得物質(zhì)3，與4.5g六亞甲基四胺溶解于15mL的三氟乙酸中，在100℃下回流6小時；反應結(jié)束后，加入4mol/L的HCl 200mL洗滌，酸性溶液用二氯甲烷萃取有機相，再加入鹽水洗滌，分液，有機相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮；以二氯甲烷為洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品，得到2g淺黃色固體物質(zhì)4；然后將0.5g物質(zhì)4溶解到DMF中，并加入0.616g碳酸鉀，室溫下攪拌20分鐘，之后加入0.531g溴丙炔，室溫下反應15小時；反應結(jié)束后，加入水，用乙酸乙酯萃取有機相，再加入鹽水洗滌，分液，有機相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮；以二氯甲烷和正己烷(2:3，V/V)為洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品，得到0.4g白色固體探針1(R＝-CH₃)，即為探針1(R＝-CH₃)純品(¹HNMR圖和高分辨質(zhì)譜圖見圖1，圖2)。所得熒光探針純品實測分子量為307。

本實施例工藝路線：

實施例Ⅰ-2 制得鈀離子熒光探針與各種金屬離子的光譜性質(zhì)

稱取3mg實施例Ⅰ-1制得鈀離子熒光探針，配成濃度為1mM的10mL DMSO溶液，作為母液。

熒光光譜測試：將30μL上述母液加入到一定量的HEPES緩沖液(pH7.4)中，然后分別加入各種金屬離子：Pd²⁺，Pb²⁺，Cr3⁺，Ag⁺，Cu²⁺，Li⁺，F(xiàn)e²⁺，Zn²⁺，Eu³⁺，Co³⁺，Hg²⁺，Zr⁴⁺，Cs²⁺，K⁺，Na⁺，Cd²⁺，F(xiàn)e³⁺，Mg²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Al³⁺，Ca²⁺之一，使Pd²⁺終濃度為100μM，其他金屬離子終濃度為200μM，熒光探針終濃度為10μM。常溫下反應5min，在356nm激發(fā)光波長下測試其熒光發(fā)射光譜。激發(fā)與發(fā)射的狹縫寬度為10nm：5nm。所得結(jié)果如圖3所示。

吸收光譜測試：將30μL上述母液加入到一定量的HEPES緩沖液(pH7.4)中，然后加入金屬離子Pd²⁺，使Pd²⁺終濃度為100μM，熒光探針終濃度為10μM。常溫下反應5min后，測試其吸收光譜。所得結(jié)果如圖4所示。

以上結(jié)果表明：

(1)實施例Ⅰ-1制得熒光探針本身在溶液中呈無色且無熒光，但隨鈀離子的加入，該探針在393nm處產(chǎn)生吸收，并在543nm處產(chǎn)生綠色熒光。

(2)實施例Ⅰ-1制得熒光探針對鈀離子具有高度的選擇性和特異性。

實施例Ⅰ-3 制得鈀離子熒光探針與鈀離子反應產(chǎn)物的光譜性質(zhì)

將30μL實施例Ⅰ-2中的母液加入到一定量的HEPES緩沖液(pH7.4)中，然后加入不同當量的氯化鈀溶液，使熒光探針的終濃度為10μM，鈀離子終濃度分別為0μM,2μM，4μM，6μM，8μM，10μM，12μM，14μM，16μM，18μM，20μM，22μM。常溫下反應5min后，測量其熒光發(fā)射光譜。在356nm激發(fā)光波長下測試其熒光發(fā)射光譜。激發(fā)與發(fā)射的狹縫寬度為10nm：5nm。所得熒光增量圖見圖5；以543nm處的熒光強度數(shù)據(jù)制作工作曲線，結(jié)果見圖6。

該實驗結(jié)果表明，反應后的熒光強度隨鈀離子濃度的增加而增加；當采用終濃度10μM的熒光探針時，反應后熒光強度與0-22μM范圍內(nèi)的鈀離子濃度呈線性關(guān)系，可以用于鈀離子的定量檢測。

實施例Ⅰ-4 制得鈀離子熒光探針對三種含鈀化合物的選擇性

將30μL實施例Ⅰ-2中的母液加入到一定量的HEPES緩沖液(pH7.4)中，然后分別加入0μL和30μL的氯化鈀，氯鈀酸氨，醋酸銨溶液，使熒光探針的終濃度為10μM，鈀離子終濃度為100μM。常溫下反應5min后，測量其熒光發(fā)射光譜。在357nm激發(fā)光波長下測試其熒光發(fā)射光譜。激發(fā)與發(fā)射的狹縫寬度為10nm：5nm。以三種含鈀化合物在543nm處的熒光強度數(shù)據(jù)與沒加入鈀離子在543nm處的熒光強度數(shù)據(jù)比值制作工作曲線，結(jié)果見圖7。

該實驗結(jié)果表明：實施例Ⅰ-1制得熒光探針能夠檢測不同形式的鈀離子，具有普遍的適用性。

實施例Ⅱ-1 制備釋放紅色熒光的探針2(R＝-CH₃)

將5g 2-羥基-5-甲基苯甲醛，4.6g 2-氨基苯硫酚和6g焦亞硫酸鈉溶解在50mL的DMF中；在110℃下回流3小時；反應結(jié)束后，冷卻到室溫，再加入50mL蒸餾水洗滌，產(chǎn)生沉淀，過濾，水洗濾餅5次，并將得到的固體在真空干燥箱內(nèi)烘干得到8.5g白色固體物質(zhì)3；稱取2.5g所得物質(zhì)3，與4.5g六亞甲基四胺溶解于15mL的三氟乙酸中；在100℃下回流6小時；反應結(jié)束后，加入4mol/L的HCl 200mL洗滌，酸性溶液用二氯甲烷萃取有機相，再加入鹽水洗滌，分液，有機相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮；以二氯甲烷為洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品，得到2g淺黃色固體物質(zhì)4；然后將0.5g物質(zhì)4溶解到DMF中，并加入0.616g碳酸鉀，室溫下攪拌20分鐘，之后加入0.531g溴丙炔，室溫下反應15小時；反應結(jié)束后，加入水，用乙酸乙酯萃取有機相，再加入鹽水洗滌，分液，有機相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮；以二氯甲烷和正己烷(2:3，V/V)為洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品，得到0.4g白色固體1；將0.307g白色固體和0.161g 1,3-茚二酮溶解在20mL四氫呋喃中，再滴加三滴哌啶，于室溫下反應6小時；反應完成后，加入水，用二氯甲烷萃取有機相，再加入鹽水洗滌，分液，有機相用無水硫酸鎂干燥，過濾，濃縮；以二氯甲烷和正己烷(2:1，V/V)為洗脫劑，在硅膠柱上純化粗產(chǎn)品，得到0.12g黃色固體探針2(R＝-CH₃)，即為探針2(R＝-CH₃)純品(¹HNMR圖和高分辨質(zhì)譜圖見圖8,圖9)。所得熒光探針純品實測分子量為435。

本實例工藝路線：

實施例Ⅱ-2 制得鈀離子熒光探針與各種金屬離子的光譜性質(zhì)

稱取3mg實施例Ⅱ-1制得鈀離子熒光探針，配成濃度為1mM的10mL DMF溶液，作為母液。

熒光光譜測試：將30μL上述母液加入到一定量的THF-HEPES緩沖液(5:2v/v，pH7.4)中，然后分別加入各種金屬離子：Pd²⁺，Pb²⁺，Cr3⁺，Ag⁺，Cu²⁺，Li⁺，F(xiàn)e²⁺，Zn²⁺，Eu³⁺，Co³⁺，Hg²⁺，Zr⁴⁺，Cs²⁺，K⁺，Na⁺，Cd²⁺，F(xiàn)e³⁺，Mg²⁺，Ni²⁺，Mn²⁺，Al³⁺，Ca²⁺之一，使Pd²⁺終濃度為100μM，其他金屬離子終濃度為200μM，熒光探針終濃度為10μM。在37℃下反應20min，在437nm激發(fā)光波長下測試其熒光發(fā)射光譜。激發(fā)與發(fā)射的狹縫寬度為5nm。所得結(jié)果如圖10所示。

吸收光譜測試：將30μL上述母液加入到一定量的THF-HEPES緩沖液(5：2v/v，pH7.4)中，然后加入金屬離子Pd²⁺，使Pd²⁺終濃度為100μM，熒光探針終濃度為10μM。在37℃下反應20min，測試其吸收光譜。所得結(jié)果如圖11所示。

以上結(jié)果表明：

(1)實施例Ⅱ-1制得熒光探針本身在溶液中呈無色且無熒光，但隨鈀離子的加入，該探針在425nm處產(chǎn)生吸收，并在642nm處產(chǎn)生紅色熒光。

(2)實施例Ⅱ-1制得熒光探針對鈀離子具有高度的選擇性和特異性。

實施例Ⅱ-3 制得鈀離子熒光探針與鈀離子反應產(chǎn)物的光譜性質(zhì)

將30μL實施例Ⅱ-2中的母液加入到一定量的THF-HEPES緩沖液(5：2v/v，pH7.4)中，然后加入不同當量的氯化鈀溶液，使熒光探針的終濃度為10μM，鈀離子終濃度分別為0μM,1μM，2μM，3μM，4μM，5μM，6μM，7μM，8μM，9μM，10μM，11μM，12μM，13μM。在37℃下反應20min后，測量其熒光發(fā)射光譜。在437nm激發(fā)光波長下測試其熒光發(fā)射光譜。激發(fā)與發(fā)射的狹縫寬度為5nm。所得熒光增量圖見圖12；以642nm處的熒光強度數(shù)據(jù)制作工作曲線，結(jié)果見圖13。

該實驗結(jié)果表明，反應后的熒光強度隨鈀離子濃度的增加而增加；當采用終濃度10μM的熒光探針時，反應后熒光強度與0-13μM范圍內(nèi)的鈀離子濃度呈線性關(guān)系，可以用于鈀離子的定量檢測。

實施例Ⅱ-4 制得鈀離子熒光探針對三種含鈀化合物的選擇性

將30μL實施例Ⅱ-2中的母液加入到一定量的的THF-HEPES緩沖液(5：2v/v，pH7.4)中，然后分別加入0μL和30μL氯化鈀，氯鈀酸氨，醋酸銨溶液，使熒光探針的終濃度為10μM，鈀離子終濃度為100μM。在37℃下反應20min后，測量其熒光發(fā)射光譜。在437nm激發(fā)光波長下測試其熒光發(fā)射光譜。激發(fā)與發(fā)射的狹縫寬度為5nm。以三種含鈀化合物在642nm處的熒光強度數(shù)據(jù)與沒加入鈀離子在642nm處的熒光強度數(shù)據(jù)比值制作工作曲線，結(jié)果見圖14。

該實驗結(jié)果表明：實施例Ⅱ-1制得熒光探針能夠檢測不同形式的鈀離子，具有普遍的適用性。

除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。