本發(fā)明涉及羅丹明類化合物作為銅離子熒光探針，能夠迅速對銅離子高選擇性靈敏識別，其可測定樣本中銅離子的濃度。

背景技術(shù)：

銅元素是生物體內(nèi)所必需的一種微量重金屬元素和必需的營養(yǎng)素，在細(xì)胞中的含量僅次于鋅和鐵，在各種有機(jī)體的基本生理過程中發(fā)揮著重要作用。它作為第三個最豐富的過渡金屬在人體中細(xì)胞能量的產(chǎn)生、氧的傳輸和活化、以及信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面起著舉足輕重的作用。銅離子是一個特定的金屬陽離子，它可以作為多種金屬酶的催化輔助因子，如酪氨酸酶、過氧化物歧化酶、細(xì)胞色素氧化酶、賴氨酰氧化酶等，在人體代謝過程起著非常關(guān)鍵的作用。銅雖然在人體內(nèi)含量很低，但缺乏銅元素可以導(dǎo)致機(jī)體代謝和生長的紊亂，銅的含量過高同樣也會對人體產(chǎn)生很大的毒害作用。如果人體內(nèi)的銅代謝平衡受到破壞，將會導(dǎo)致一些嚴(yán)重的神經(jīng)退行性疾病的產(chǎn)生，如威爾森氏綜合癥、家族性肌萎縮癥、緬克斯綜合癥和阿爾茨海默氏癥等疾病。近年來，銅一直被懷疑引起嬰兒的肝損害。短期暴露于高銅離子水平的環(huán)境中可引起胃腸道紊亂，長期接觸可引起肝臟和腎臟的損害。

另一方面，隨著工業(yè)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，各種工業(yè)(如冶煉、電鍍、采礦等)廢水和固體廢棄物的滲出液直接排入水體，致使水體中銅含量越來越高。由于銅具有難降解、易積累、毒性大等特點，還能被植物富集吸收進(jìn)入食物鏈，從而危害人、畜、鳥等各種生命的健康。它廣泛存在于水環(huán)境中，雖然濃度不高，但由于其顯著的毒性效應(yīng)，受到環(huán)境科學(xué)界的廣泛關(guān)注。因此，探索一個高效的能夠檢測環(huán)境中的銅離子的方法是非常重要的。

目前檢測銅離子的方法主要有分光光度測定方法、電感耦合等離子體-原子發(fā)射光譜法、原子吸收光譜法、循環(huán)伏安法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜法等方法。但這些檢測銅離子方法的過程特別繁瑣，并且這些檢測設(shè)備的價格普遍都很昂貴，不適合用于大批量的檢測和進(jìn)行實時的檢測。比起其他的方法，熒光探針有著其內(nèi)在的優(yōu)勢，包括高靈敏度，特異性，實施簡單，響應(yīng)快速，能實現(xiàn)實時檢測，能應(yīng)用于生物成像等。然而，目前報道的比色熒光探針仍存在一些問題，包括選擇性不夠好、響應(yīng)速度不夠快、合成復(fù)雜。所以，發(fā)展一個有高選擇性和高靈敏度用以檢測銅離子的熒光探針是非常有必要的。飲水中含銅離子的適宜濃度為0.5～1.0mg/l這給銅離子的檢測帶來很大困難，因此發(fā)展能夠高靈敏性檢測環(huán)境中銅離子的分析方法是必要的?？傊?，發(fā)展快速，高選擇性、高靈敏度、合成簡單的銅離子比色熒光雙通道探針是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本領(lǐng)域急需一種制備簡單的快速高選擇性銅離子比色熒光探針，從而能夠有效檢測檢測銅離子。為此，本發(fā)明合成了一類新穎的銅離子的比色熒光探針，其合成簡單、選擇性高、靈敏度高、能夠快速識別銅離子。具體而言，本發(fā)明提供了一種銅離子熒光探針，其為羅丹明類化合物，其結(jié)構(gòu)如下：

優(yōu)選的，本發(fā)明的熒光探針是：

本發(fā)明還提供了銅離子熒光探針的制備方法，其是通過將對應(yīng)于本發(fā)明的探針的相應(yīng)的羅丹明類化合物與2-吡啶甲酸以1：3至1:4的摩爾比在二氯甲烷溶液中回流一個半小時而合成制得。

本發(fā)明還提供了用于檢測樣本中銅離子濃度的檢測制劑或試劑盒，其包含本發(fā)明的探針。優(yōu)選地，本發(fā)明的檢測制劑或試劑盒還包含產(chǎn)品的使用說明書。還優(yōu)選地，本發(fā)明的試劑盒還包含用于測定樣本中的銅離子濃度的緩沖劑。

本發(fā)明還提供了檢測樣本中銅離子濃度的方法，其包括將本發(fā)明的探針與待測樣本接觸的步驟。

本發(fā)明還提供了本發(fā)明的探針在制備用于檢測樣本中銅離子濃度的制劑中的用途。

本發(fā)明還提供了本發(fā)明的探針在制備用于檢測樣本(例如水樣樣本)中銅離子濃度的試劑盒中的用途。

本發(fā)明的銅離子比色熒光探針可與銅離子進(jìn)行作用，產(chǎn)生熒光光譜和紫外吸收光譜的變化，從而實現(xiàn)對銅離子的定量檢測。

具體而言，本發(fā)明的銅離子比色熒光探針分別與鈉離子、鋁離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鈷離子、鉛離子、汞離子等其他離子進(jìn)行作用均不能導(dǎo)致熒光光譜和紫外吸收光譜的明顯改變，從而實現(xiàn)對銅離子的選擇性識別，進(jìn)而可任選地用于排除這些鈉離子、鋁離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鈷離子、鉛離子、汞離子等其他離子的存在對銅離子的定量測定的干擾。

可選擇地，本發(fā)明的銅離子熒光探針的穩(wěn)定性好，進(jìn)而能夠長期保存使用。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的銅離子比色熒光探針是快速高選擇性銅離子比色熒色探針，且合成簡單，有利于商業(yè)化的推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是探針(5μm)加入cu²⁺(5μm)前后的熒光光譜；

圖2是不同濃度cu²⁺(0-2μm)對探針(5μm)熒光光譜的影響；

圖3是銅離子(5μm)和不同離子分析物(50μm)對探針(5μm)的熒光強(qiáng)度的影響；

圖4是不同離子分析物(50μm)對銅離子(5μm)與探針(5μm)響應(yīng)的干擾。

具體實施方式：

本發(fā)明提供了上述快速高選擇性銅離子熒光探針的合成路線、方法及其光譜性能。

本發(fā)明的銅離子比色熒光探針是一類羅丹明類化合物，其具有以下結(jié)構(gòu)通式

上式中：r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，r8，r9和r10為氫原子，直鏈或支鏈烷基，直鏈或支鏈烷氧基，磺酸基，酯基，羧基；r1，r2，r3，r4，r5，r6，r7，r8，r9和r10可以相同或不同。

該類銅離子比色熒光熒光探針的合成路線和方法如下：

具體地，本發(fā)明的比色熒光探針可以通過如下方法制備，將一定摩爾比(例1:3-1:4)的羅丹明類化合物與2-吡啶甲酸溶于二氯甲烷中攪拌回流，二者的摩爾比為(1:3)，回流一段時間(例如1.5h)，然后利用高壓泵進(jìn)行抽濾，得到濾液，將濾液直接過色譜柱，得到純品。

因此，本發(fā)明還提供了2-吡啶甲酸在制備用于檢測銅離子的比色熒光探針中的用途。

本發(fā)明還提供了羅丹明類化合物在制備用于檢測銅離子的比色熒光探針中的用途。

本發(fā)明的快速高選擇性高靈敏識別銅離子比色熒光探針的顯著特征是能夠快速高選擇性靈敏識別銅離子以及在人體內(nèi)的其他離子的存在下能夠準(zhǔn)確對銅離子進(jìn)行定量分析。

下面將通過借助以下實施例來更詳細(xì)地說明本發(fā)明。以下實施例僅是說明性的，應(yīng)該明白，本發(fā)明并不受下述實施例的限制。

實施例1

(方案1)將300mg(0.685mmol)羅丹明類化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入253mg(2.055mmol)2-吡啶甲酸回流1.5h，然后利用高壓泵進(jìn)行抽濾，得到濾液，將濾液直接過色譜柱，得到純品。得到粉紅色純凈產(chǎn)品163mg，產(chǎn)率為44％。

(方案2)將300mg(0.685mmol)羅丹明類化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入295mg(2.40mmol)2-吡啶甲酸回流1.5h，然后利用高壓泵進(jìn)行抽濾，得到濾液，將濾液直接過色譜柱，得到純品。得到粉紅色純凈產(chǎn)品194mg，產(chǎn)率為52％。

(方案3)將300mg(0.685mmol)羅丹明類化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入337mg(2.74mmol)2-吡啶甲酸回流1.5h，然后利用高壓泵進(jìn)行抽濾，得到濾液，將濾液直接過色譜柱，得到純品。得到粉紅色純凈產(chǎn)品227mg，產(chǎn)率為61％。

(方案4)將300mg(0.685mmol)羅丹明類化合物溶于20ml二氯甲烷中，再加入337mg(2.74mmol)2-吡啶甲酸回流1.5h，然后利用高壓泵進(jìn)行抽濾，得到濾液，將濾液直接過色譜柱，得到純品。得到粉紅色純凈產(chǎn)品235mg，產(chǎn)率為63％。

(方案5)將300mg(0.685mmol)羅丹明類化合物溶于15ml二氯甲烷中，再加入337mg(2.74mmol)2-吡啶甲酸回流3h，然后利用高壓泵進(jìn)行抽濾，得到濾液，將濾液直接過色譜柱，得到純品。得到粉紅色純凈產(chǎn)品246mg，產(chǎn)率為66％。

實施例2

首先配制1mm的探針儲備液，10mm的銅離子儲備液。在洗凈的比色管中先加入5ml的蒸餾水，然后用移液槍吸取50μl探針儲備液加入管中，加入0.5ml磷酸鹽緩沖溶液(ph7.0)，定容到10ml后混勻，然后將其一分為二，在其中的一個管中加入5μm的銅離子。響應(yīng)15min后用熒光光譜儀分別測定其熒光強(qiáng)度值。其中激發(fā)波長為515nm，發(fā)射波長為630nm，測試溫度為25℃，結(jié)果如圖1所示。

圖1是探針(5μm)加入cu²⁺(5μm)前后的熒光光譜，通過插圖我們可以看到熒光變化非常明顯，說明探針對銅離子有很好的響應(yīng)。

實施例3

在儲備液的基礎(chǔ)上，用燒杯配制150ml的5μm的探針溶液，將其轉(zhuǎn)移到12個干凈比色管中，標(biāo)定準(zhǔn)確。將銅離子儲備液加入比色管中，使它的濃度最終分別為：0,0.1,0.2,0.4,0.6,0.8,1.0,1.2,1.4,1.6,1.8,2.0μm并將其搖晃均勻。測試體系均為純水，含5mm磷酸鹽緩沖溶液(ph7.0)。放置反應(yīng)15分鐘后用熒光光譜儀測量其發(fā)射光譜，記錄并保存。其中激發(fā)波長為515nm，發(fā)射波長為630nm，測試溫度為25℃，結(jié)果如圖2所示。

圖2是不同濃度cu²⁺(0-2μm)對探針(5μm)熒光光譜的影響；

可以看出，伴隨著探針溶液中cu²⁺濃度的增加，熒光強(qiáng)度逐漸增強(qiáng)。飲水中含銅離子的適宜濃度為0.5～1.0mg/l.因此,本發(fā)明的探針能較精確地確定待測樣本中銅離子的含量。

實施例4

在儲備液的基礎(chǔ)上，用燒杯配制200ml的5μm的探針溶液，將探針溶液分別移到16個比色管中定容，將比色管按照順序擺放在試管架上，最左邊一個比色管為空白探針，然后按照銅離子、鈉離子、鋁離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鈷離子、鉛離子、汞離子、碳酸根離子、硝酸根離子、氯離子、碘離子、硫酸根離子。從左到右的順序分別加入試管中，使最后銅離子濃度為5μm，其它各離子的濃度均為50μm。反應(yīng)15分鐘后，將所有的溶液按照從左到右的順序放入熒光光譜儀中檢測，記錄光譜圖并保存，結(jié)果如圖3所示。

重復(fù)上述操作步驟，在加入50μm其它離子后，迅速在除去銅離子比色管中的其它管中加入5μm的銅離子。反應(yīng)15分鐘后，將所有的溶液按照從左到右的順序放入熒光光譜儀中檢測，記錄光譜圖并保存，結(jié)果如圖4所示。

圖3是銅離子(5μm)和不同離子分析物(50μm)對探針(5μm)的熒光強(qiáng)度的影響。

圖4是不同離子分析物(50μm)對銅離子(5μm)與探針(5μm)響應(yīng)的干擾情況。a:空白；b:鈉離子；c:鋁離子；d:鉀離子；e:鈣離子；f:鎂離子；g:鋅離子；h:鈷離子；i:鉛離子；j:汞離子；k:碳酸根離子；l:硝酸根離子；m:氯離子；n:碘離子；o:硫酸根離子。

所有測定都是15min后測定。分析物包括：銅離子、鈉離子、鋁離子、鉀離子、鈣離子、鎂離子、鋅離子、鈷離子、鉛離子、汞離子、碳酸根離子、硝酸根離子、氯離子、碘離子、硫酸根離子。它們的濃度為銅離子5μm，其它離子均為50μm。所有測試條件是在純水中完成，所使用的探針是實施例1中所制備的探針，且所有光譜都是在25℃下分析物加入15min后測得的。

從圖3和圖4可以看出，環(huán)境中存在的常見離子不會明顯干擾探針對銅離子的熒光強(qiáng)度，因此探針具有良好的選擇性。

雖然用上述實施方式描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明的精神的前提下，本發(fā)明可進(jìn)行進(jìn)一步的修飾和變動，且這些修飾和變動均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。