本發(fā)明屬于三價鉻離子檢測領(lǐng)域，特別涉及一種在純水溶液中快速檢測cr³⁺離子熒光增強型探針的制備方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

三價鉻離子是人體必需的微量元素之一，它對人體的健康有著重要的影響。cr³⁺離子在人體中的含量會隨著年齡的增長而減少。當(dāng)人體內(nèi)缺乏三價鉻時，就很容易表現(xiàn)出糖代謝失調(diào)，誘發(fā)糖尿病、冠狀動脈硬化導(dǎo)致心血管病，嚴(yán)重的可能會導(dǎo)致白內(nèi)障、失明、尿毒癥等并發(fā)癥。然而，cr³⁺離子的過量攝入?yún)s會造成中毒，引起肝、腎臟、血液和神經(jīng)系統(tǒng)的廣泛病變，導(dǎo)致死亡。目前，金屬電鍍、工業(yè)顏料及鞣革、橡膠和陶瓷原料等制備過程中會向環(huán)境如水中排放大量鉻離子，鉻離子進(jìn)入水體中，通過進(jìn)入魚類、牲畜等體內(nèi)進(jìn)而通過食物鏈進(jìn)入到人體內(nèi)，對人類健康產(chǎn)生極大危害。因此，開發(fā)快速、廉價檢測鉻離子的方法勢在必行。

熒光探針具有選擇性好、簡單快速、靈敏度高，并且不需要借助昂貴儀器的特點，被廣泛應(yīng)用于各種金屬離子的檢測。cr³⁺具有順磁性特點，使得很多熒光探針與cr³⁺作用后，通常表現(xiàn)為熒光淬滅，嚴(yán)重影響了檢測的靈敏度。并且，制備的熒光探針大多數(shù)是在有機溶劑中測試，如cn105623649公開的“一種基于羅丹明b類識別fe³⁺、al³⁺和cr³⁺離子多功能熒光探針及其制備方法和應(yīng)用”，該羅丹明b探針無法在純水中識別，而cr³⁺存在于水中，在有機溶劑中會影響檢測的準(zhǔn)確度、靈敏度，并且不適合于在生命體中測試，從而限制了其應(yīng)用范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種具有良好靈敏度、強抗干擾能力、可在純水溶液中快速檢測cr³⁺離子熒光增強型探針的制備方法及其應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種在水溶液中快速檢測cr³⁺離子熒光增強型探針的制備方法，其反應(yīng)式如下：

具體步驟是：

取化合物1l-組氨酸、碳酸鉀按照摩爾比1:1.5:2溶于甲醇中，在氮氣保護下，攪拌回流反應(yīng)20h；反應(yīng)完成后，冷卻至室溫，減壓蒸餾掉溶劑，采用硅膠柱層析分離，得到熒光探針l

一種在水溶液中快速檢測cr³⁺離子熒光增強型探針的應(yīng)用。

一種在水溶液中快速檢測cr³⁺離子熒光增強型探針的應(yīng)用，所述羅丹明b類熒光探針能夠選擇性識別cr³⁺離子的溶劑為水溶液。

一種在水溶液中快速檢測cr³⁺離子熒光增強型探針的應(yīng)用，在檢測水樣中，加入熒光探針l的磷酸鹽緩沖液，在λ＝530nm的激發(fā)波長下測定其熒光發(fā)射強度，在588nm處熒光強度顯著增強，該檢測水樣中含有cr³⁺離子。

一種在水溶液中快速檢測cr³⁺離子熒光增強型探針的應(yīng)用，在檢測水樣中，加入熒光探針l的磷酸鹽緩沖液，在λ＝365nm照射下，發(fā)出橘色光，該檢測水樣中含有cr³⁺離子。

本發(fā)明的有益效果：

1)該熒光探針l對cr³⁺的識別都有優(yōu)良的選擇性，特異性強，熒光探針l與cr³⁺作用后，表現(xiàn)為熒光增強，實現(xiàn)了對cr³⁺的熒光增強識別，檢測靈敏度高，與其它常見金屬離子如zn²⁺、pb²⁺、cu²⁺、fe²⁺、cd²⁺、mn²⁺、co²⁺、ni⁺、cr³⁺、ag⁺、na⁺、ba²⁺、sr²⁺、hg²⁺、mg²⁺作用熒光信號基本沒有變化，抗干擾能力強，可用于cr³⁺的識別。

2)該熒光探針l具有水溶性特點，對cr³⁺的識別可以在水溶液中進(jìn)行，無有機溶劑的參與，增加了檢測的準(zhǔn)確度及應(yīng)用范圍。

附圖說明

圖1是本發(fā)明熒光探針l的¹hnmr譜圖；

圖2是本發(fā)明熒光探針l的¹³cnmr譜圖；

圖3是本發(fā)明熒光探針l的高分辨質(zhì)譜譜圖；

圖4是本發(fā)明熒光探針l在水溶液中加入不同金屬離子的熒光光譜；

圖5是本發(fā)明熒光探針l在水溶液中cr³⁺的熒光滴定光譜；

圖6是本發(fā)明熒光探針l在cr³⁺及其它金屬離子存在下的熒光發(fā)射強度變化圖。

具體實施方式

本發(fā)明可以通過以下的實施例進(jìn)一步說明，但不僅僅局限于實施例。

實施例1

合成化合物1其反應(yīng)式如下：

取羅丹明b(444mg,1mmol)溶解于干燥的二氯甲烷中，加入苯并三氮唑-n,n,n',n'-四甲基脲六氟磷酸酯(hbtu,568mg,1.5mmol)、2-溴乙胺氫溴酸鹽(306mg,1.5mmol)和三乙胺(152mg,1.5mmol)，室溫下過夜反應(yīng)；反應(yīng)結(jié)束后，減壓蒸餾掉溶劑二氯甲烷，所得物采用柱層析分離(硅膠，v乙酸乙酯:v石油醚＝1:5)，得到410mg白色固體，產(chǎn)率為75％。

實施例2

合成熒光探針l，其反應(yīng)式如下：

具體步驟是：

將l-組氨酸(116mg,0.75mmol)溶解在干燥的甲醇(50ml)中，向溶液中加入碳酸鉀(139mg，1mmol)，在室溫下攪拌10min，然后加入化合物1(273mg,0.5mmol)化合物，回流反應(yīng)20h；反應(yīng)完成后冷卻至室溫，減壓蒸餾除掉溶劑，所得物采用柱層析分離(硅膠，v氨水:v異丙醇＝1:15)，得到143mg白色固體羅丹明b類熒光探針l產(chǎn)率為46％。

該羅丹明類熒光探針的基本數(shù)據(jù)：

¹hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.08(d,j＝7.7hz,1h),7.56(s,1h),7.52(d,j＝7.4hz,1h),7.47(t,j＝7.5hz,1h),7.14(d,j＝7.5hz,1h),6.97(s,1h),6.39(m,4h),6.24(m,1h),5.18(dd,j＝7.5,5.1hz,1h),4.11(tt,j＝7.5,6.1hz,1h),3.78(s,1h),3.66(d,j＝8.1hz,1h),3.44–3.17(m,12h),1.25–1.14(m,12h)(如圖1)。

¹³cnmr(100mhz,cdcl3)δ173.2,159.9,154.4,153.2,149.5,149.3,135.0,134.1,129.1,128.5,126.1,125.3,124.9,108.5,102.1,102.0,97.6,72.1,64.5,60.3,46.4,44.32,25.4,12.5(如圖2)。

hrms(esi⁺)calcdforc36h43n6o4[m+h]⁺:623.3340,found:m/z623.3305(如圖3)。

熒光探針l的熒光光譜測定：

熒光探針l的熒光光譜測定溶液配制，以去離子水為溶劑，配制1.0×10^-3mol/l的熒光探針l的溶液，然后再用磷酸緩沖溶液(10mmol/l,ph7.2)稀釋成1.0×10^-5mol/l；取2ml濃度為1.0×10^-5mol/l的熒光探針l溶液，然后分別加入80μl濃度為1.0×10^-3mol/l的各種離子(zn²⁺、pb²⁺、cu²⁺、fe²⁺、cd²⁺、mn²⁺、co²⁺、ni⁺、cr³⁺、ag⁺、na⁺、ba²⁺、sr²⁺、hg²⁺、mg²⁺)溶液，搖勻，后在λ＝530nm的激發(fā)波長下測定其熒光發(fā)射光譜(如圖4)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)熒光探針l熒光強度很弱；加入cr³⁺后，熒光探針l在588nm處熒光強度顯著增強(λ＝530nm)，在λ＝365nm照射下發(fā)出橘色光，可以通過肉眼識別，而其它離子沒有發(fā)現(xiàn)類似變化。

熒光探針l的熒光光譜滴定實驗及檢測限的測定：

取2ml濃度為1.0×10^-5mol/l的熒光探針l的磷酸緩沖溶液(10mmol/l,ph7.2)，加入不同濃度的金屬離子可發(fā)現(xiàn)，隨著cr³⁺濃度的增加，熒光探針l在588nm處熒光強度逐漸增強，當(dāng)cr³⁺濃度為熒光探針l濃度的90倍(圖5)時達(dá)到最高值，說明了達(dá)到最高飽和倍數(shù)。通過離子濃度與熒光強度的關(guān)系曲線呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。其中熒光探針l對cr³⁺的檢測限為1.1×10^-6mol/l，r＝0.9968。

熒光探針l的對cr³⁺離子識別的選擇性和抗干擾性：

取2ml濃度為1.0×10^-5mol/l的熒光探針l的磷酸緩沖溶液(10mmol/l,ph7.2)，然后分別加入80μl濃度為1.0×10^-3mol/l的離子cr³⁺溶液，搖勻，后在λ＝530nm的激發(fā)波長下測定其熒光發(fā)射光譜，結(jié)果顯示加入其它金屬離子如：zn²⁺、pb²⁺、cu²⁺、fe²⁺、cd²⁺、mn²⁺、co²⁺、ni⁺、cr³⁺、ag⁺、na⁺、ba²⁺、sr²⁺、hg²⁺、k⁺、mg²⁺，對其熒光發(fā)射和可見吸收強度影響很小，這就表明了熒光探針l對al³⁺識別具有較高的選擇性和較好的抗干擾能力(圖6)。

以上僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。