CN114106018B - 一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针及其制备方法与应用 - Google Patents

一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针及其制备方法与应用。以嘌呤环与1H‑吡咯并[2,3‑b]吡啶‑3‑甲醛，或与4‑甲氧基水杨醛为荧光基团，水合肼为连接基团，合成了一种基于嘌呤母体的不同金属离子荧光探针，其中由1H‑吡咯并[2,3‑b]吡啶‑3‑甲醛制备的荧光探针可同时检测痕量Cu2+，该荧光探针对铜、钴离子具有响应时间短，灵敏度高，对溶液中痕量Cu2+表现出高灵敏度和高选择性，同时其具有结构稳定的特点；由4‑甲氧基水杨醛制备的荧光探针可检测痕量Al3+，该荧光探针对Al3+具有响应时间短，灵敏度高，对溶液中痕量Al3+表现出高灵敏度和高选择性，同时其具有结构稳定的特点。

Description

一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针及其制备方法与 应用
技术领域
本发明属于荧光探针技术领域，具体涉及一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针及其制备方法与应用。
背景技术
铝是地球上含量及其高的金属，在现代日常生活中，伴随着铝制炊具、发酵粉和净水剂等普遍使用，人们不可避免的吸收铝。一般而言，通过食物、铝制炊具和饮用水等进入人体的铝绝大部分通过肾脏等器官***出去。但随着铝在工业上的广泛应用，当所摄入的铝过多时，会对人体的中枢神经***、骨骼神经及胚胎发育等均有不良影响，导致如阿尔兹海默症等疾病的产生。世界卫生组织规定，人体每天摄入Al3+含量为3～10mg，且饮用水中Al3+浓度不超过7.41μmol·L－1。因而，在水样及仿生样品中定量定性检测Al3+含量具有重要的研究意义。
铜作为重金属离子中的一员，在现代日常生活中广泛地应用工业和民用，如地质、冶金、电气工业、化学工业、材料学科研生产等。同时，铜也是参与人体生理和病理的重要微量元素之一，铜的缺乏会影响酶的活性并抑制细胞的代谢，导致动脉疾病、高胆固醇和冠心病；而过量摄入铜则会加重肝脏负担，导致肝腹水、肝硬化和其它疾病。因此，考虑到不可避免的用途和潜在的生态毒理学效应，对Cu2+的高灵敏度监测至关重要，并引起越来越多的关注。
目前常用的金属离子检测方法包括原子吸收光谱法(AAS)，原子发射光谱法(AES)，电感耦合等离子体质量探针和电化学方法，这些方法需要昂贵的仪器，严谨的实验条件，样品预处理比较复杂以及测量时间相对较长。然而，荧光探针由于其优异的选择性，高灵敏度，检测时间短，操作简单，检测成本低等优点而备受关注。所以设计开发高灵敏度、高选择性的荧光探针具有重要的现实意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针及其制备方法与应用，该金属离子检测荧光探针以嘌呤环与1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛，或与4-甲氧基水杨醛为荧光基团，水合肼为连接基团，合成了一种基于嘌呤母体的不同金属离子荧光探针，具有结构稳定的特点，可用于金属离子的检测应用。
为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：
一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针，所述金属离子检测荧光探针的结构以嘌呤为母体，通过一系列反应制备得到的化合物，结构式如下所示：
其中，R1为/>
上述一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将4,6-二氯-5-氨基嘧啶和1-萘胺通过取代反应得到式Ⅱ中间体；
步骤2，以式Ⅱ中间体、2-噻吩甲酸、多聚磷酸和十二烷基三甲基氯化铵为原料，溶于三氯氧磷中进行反应，得到式Ⅲ中间体；
步骤3，将式Ⅲ中间体溶于有机溶剂中与水合肼发生取代反应，得到式IV中间体；
步骤4，式IV中间体和1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛或4-甲氧基水杨醛通过席夫碱反应得到基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针，当与1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛反应时，所得荧光探针的结构如(I-1)所示当与4-甲氧基水杨醛反应时，所得荧光探针的结构如(I-2)所示/>
作为改进的是，步骤1的具体方法如下：所述S1为：4,6-二氯-5-氨基嘧啶和1-萘胺加入到有机溶剂中，待固体溶解后加入浓盐酸，回流搅拌，待反应完全后，减压蒸馏除去有机溶剂，用NaOH溶解，然后用乙酸乙酯进行萃取，后用减压蒸馏除去乙酸乙酯，用甲醇与水重结晶，得到式Ⅱ中间体。
作为改进的是，步骤2的具体方法如下：将式Ⅱ中间体、2-噻吩甲酸、多聚磷酸和十二烷基三甲基氯化铵溶于三氯氧磷中，进行回流搅拌，待反应完全后将反应液完全冷却至室温后，减压蒸馏除去有机溶剂，冰水浴下向反应体系中加入冰水混合物，纯化洗脱，减压蒸馏除去有机溶剂得到式Ⅲ中间体。
作为改进的是，步骤3为：将式Ⅲ中间体溶于乙醇后，待固体溶解后，加入水合肼，进行回流搅拌，待反应完全后，将反应物冷却至室温，抽滤，用有机溶剂洗固体，得到式IV中间体。
作为改进的是，步骤4的步骤如下：将式IV中间体与4-羟基-3，5-二甲基苯甲醛或4-甲氧基水杨醛溶解于有机溶剂中，将混合物料进行回流搅拌，反应完成后，将反应物料冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将粗产物通过重结晶纯化，得到荧光探针。
上述基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针在检测金属离子上的应用。
作为改进的是，当基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的结构式为
时，所检测的金属离子为铜离子；当基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的结构式为/>时，所检测的金属离子为铝离子。
有益效果：
1、本发明以嘌呤环与1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛，或与4-甲氧基水杨醛为荧光基团，水合肼为连接基团，合成了一种基于嘌呤母体的不同金属离子荧光探针，其中由1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛制备的荧光探针可同时检测痕量Cu2+，该荧光探针对铜、钴离子具有响应时间短，灵敏度高，对溶液中痕量Cu2+表现出高灵敏度和高选择性，同时其具有结构稳定的特点；由4-甲氧基水杨醛制备的荧光探针可检测痕量Al3+，该荧光探针对Al3+具有响应时间短，灵敏度高，对溶液中痕量Al3+表现出高灵敏度和高选择性，同时其具有结构稳定的特点；
2、该制备方法原料易得，方法简单，所得产品为固体粉末，易于存储，稳定性好；选用嘌呤类衍生物为平面钢性平面，具有生物毒性低，氮原子与金属结合能力强等优点；该荧光探针对铝离子具有专一性识别，响应时间短，灵敏度高，对溶液中痕量表现出高灵敏度和高选择性，同时其具有结构稳定的特点。
附图说明
图1为实施例1中制得的铜离子荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对荧光探针本身和加入铜离子(Cu2+)后的荧光探针的紫外吸收光谱图；
图2为实施例1中制得的铜离子荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对不同金属离子选择性荧光光谱图；
图3为实施例1中制得的荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对不同浓度铜离子(Cu2+)的荧光光谱响应图；
图4为实施例1中制得的荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对不同金属离子选择干扰性检测的荧光响应图；
图5为实施例1中制得的荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)与铜离子(Cu2+)络合比的Job-plot曲线；
图6为实施例1中制得的荧光探针制备的探针试纸与不同浓度的铜离子，当加入的Cu2+浓度逐渐升高，试纸颜色逐渐加深；
图7为实施例1中制得的荧光探针检测铜离子时的响应时间图；
图8为实施例1中制得的荧光探针的质谱MS谱图；
图9为实施例1中制得的荧光探针的核磁共振1H-NMR谱图；
图10为本发明制备的荧光探针的核磁共振13C-NMR谱图，(a)为实施例1，(b)为实施例2；
图11为实施例2中制得的铝离子荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对荧光探针本身和加入铝离子(Al3+)后的荧光探针的紫外吸收光谱图；
图12为实施例2中制得的铝离子荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对不同金属离子选择性荧光光谱图；
图13为实施例2中制得的荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对不同浓度铝离子(Al3+)的荧光光谱响应图；
图14为实施例2中制得的荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对不同金属离子选择干扰性检测的荧光响应图；
图15为实施例2中制得的荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)与铝离子(Al3+)络合比的Job-plot曲线；
图16为实施例2中制得的荧光探针制备的探针试纸与不同浓度的铝离子；
图17为实施例2中制得的荧光探针检测铝离子时的响应时间图；
图18为实施例2中制得的荧光探针的质谱MS谱图；
图19为实施例2中制得的荧光探针的核磁共振1H-NMR谱图。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明中使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。实验所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例中所选用的以下所有试剂皆为市售分析纯或化学纯。
其中，实施例中各种金属离子溶液是由纯度为99％以上的氯化盐化学试剂如无水氯化锌、无水氯化铁等加去离子水配置而成的。
S1制备式Ⅱ中间体(6-氯-N4-(萘-1-基)嘧啶-4,5-二胺)
在100mL圆底烧瓶中，加入5-氨基-4、6-二氯嘧啶(5.00g，30mmol)和1-萘胺(8.58g，60mmol)并溶于50mL甲醇，然后加入5mL 12mol/L HCl。将混合物在65℃下回流搅拌5天。待反应液冷却，减压蒸馏除去有机溶剂。然后将得到的全部粗产品溶于50mL的1M NaOH溶液中，并将混合物用乙酸乙酯萃取3次，减压蒸馏除去乙酸乙酯。有机相用1.2M HCl洗涤，然后用饱和食盐水除水，干燥，得到粗产物。粗产物用CH3OH/H2O(v/v，1∶5)重结晶，干燥后得到式Ⅱ中间体，为浅紫色固体粉末(5.75g，收率71％)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.92(s,1H),7.99–7.94(m,1H),7.92–7.87(m,1H),7.85–7.81(m,1H),7.63(s,1H),7.58–7.48(m,4H),5.52(s,2H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ151.62,145.58,138.88,135.45,134.42,129.88,128.59,126.47,126.33,126.17,126.15,124.96,123.97,123.69.
所得式Ⅱ中间体的结构式为：
S2制备式Ⅲ中间体(6-氯-9-(萘-1-基)-8-(萘环-1-基)-9H-嘌呤)将式Ⅱ中间体(1.00g，3.70mmol)，1-萘甲酸(3.18g，18.50mmol)和DTAC(0.10g，10％mmol)溶解在25mLPOCl3中，待上述固体物质溶解后加入多聚磷酸(5.00g，14.80mmol)。将反应混合物在80℃下回流搅拌72小时。反应完成后，将反应液冷却至室温后，减压蒸馏除去有机溶剂，得到褐色油状物。在冰水浴条件下，向反应体系中加入100mL冰水混合物，搅拌后析出大量固体，抽滤，得到粗产物，通过硅胶柱色谱法纯化，使用CH3OH/CH2Cl2(v/v，1/250)洗脱，减压蒸馏除去溶剂后，烘干得到式Ⅲ中间体，为浅黄色固体(0.56g，收率42％)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.62(s,1H),8.34(dt,J＝8.3,1.0Hz,1H),8.19(d,J＝8.2Hz,1H),7.92(dd,J＝7.3,1.2Hz,1H),7.82–7.73(m,2H),7.67-7.63(m,1H),7.50-7.46(m,1H),7.30(dd,J＝8.4,1.1Hz,1H),6.96(dd,J＝5.0,3.8Hz,1H),6.83(dd,J＝3.9,1.2Hz,1H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ155.70,152.28,150.71,148.35,134.46,132.65,131.73,131.50,130.72,130.57,130.54,130.26,129.09,128.77,128.35,127.74,126.50,122.33.
所得式Ⅲ中间体的结构式为：
S3制备式IV中间体(6-肼基-9-(萘-1-基)-8-(萘环-1-基)-9H-嘌呤)
将式Ⅲ中间体(0.32g，0.80mmol)溶解在20mL乙醇中，然后加入水合肼(0.25g，4mmol)。将混合物在50℃下加热搅拌3小时。反应完成后，将混合物冷却至室温，会有固体析出，抽滤，固体并用冰甲醇冲洗三遍，烘干后得到浅黄色粉末(0.23g，收率70％)。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.62(s,1H),8.37–8.32(m,1H),8.19(d,J＝8.1Hz,1H),7.92(dd,J＝7.3,1.2Hz,1H),7.82–7.74(m,2H),7.67-7.63(m,1H),7.50-7.46(m,1H),7.30(dd,J＝8.4,1.0Hz,1H),6.96(dd,J＝5.0,3.8Hz,1H),6.83(dd,J＝3.9,1.2Hz,1H).13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ153.47,144.60,134.42,132.03,131.54,131.01,130.62,129.69,129.02,128.46,128.21,128.14,127.90,127.49,126.43,122.23,118.09,79.63.
所得式IV中间体的结构式为：
实施例1
一、制备嘌呤母体的铜离子荧光探针化合物
将式IV中间体(200mg,0.497mmol)和1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛(144mg,,0.745mmol)溶解在20mL乙醇中，在N2保护下，然后将该混合物80℃回流搅拌2小时。点板(TLC)跟踪反应完成后，将反应物料冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂。将粗产物通过石油醚-乙酸乙酯重结晶纯化，加入少量的乙酸乙酯溶解粗产物后，加入大量的石油醚至浑浊，放置冰箱里冷藏待晶体析出即可，抽滤，干燥后得到探针基于嘌呤母体的铜离子荧光探针化合物I，为淡黄色粉末(187mg，收率66％)。
所得到的荧光探针化合物结构式为：
荧光探针化合物的质谱MS谱图见图8。
基于嘌呤母体的铜离子荧光探针化合物的核磁共振1H-NMR谱图：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ12.06(s,1H),11.72(s,1H),9.69(s,1H),8.49(s,1H),8.37(dd,J＝4.8,1.6Hz,1H),8.29(d,J＝8.3Hz,1H),8.17(d,J＝8.5Hz,2H),7.97(d,J＝2.7Hz,1H),7.85(d,J＝7.3Hz,1H),7.80–7.76(m,1H),7.71(d,J＝5.0Hz,1H),7.65–7.60(m,1H),7.49(dd,J＝8.4,7.0Hz,1H),7.42–7.33(m,1H),7.21(d,J＝8.5Hz,1H),6.97–6.92(m,1H),6.63(d,J＝3.8Hz,1H).，见图9。
基于嘌呤母体的铜离子荧光探针化合物的核磁共振13C-NMR谱图：13C NMR(101MHz,DMSO-d6)δ149.88,145.81,144.47,134.47,132.38,132.00,131.76,131.00,130.68,129.99,129.82,129.02,128.49,128.36,128.21,127.82,127.52,126.47,122.46,118.66,117.50,117.46,111.81，见图10(a)。
二、铜离子荧光探针的性能测试
1、铜离子荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对荧光探针本身和加入铜离子(Cu2+)后的荧光探针的紫外吸收
将实施例1制得的铜离子检测荧光探针用DMSO配置成1mM的探针储备液，各金属离子用去离子水配置成3mM的金属离子储备液，向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的金属离子储备液并用荧光光谱仪和紫外分光光度计进行检测，测试得知荧光探针的最大激发波长为300nm，最大发射波长为492nm；
取两个比色皿，分别加入3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中和30μL的探针储备液，向其中一个比色皿加入50μL的铜离子储备液，另外一个比色皿不加铜离子储备液，进行紫外光谱测试。荧光探针本身在波长λ＝370nm处有较强的紫外吸收，当往溶液中加入铜离子后，紫外吸收峰减弱；除此之外，荧光探针在波长λ＝450nm处几乎没有紫外吸收。此外，添加铜离子时，荧光光谱在420nm处荧光强度发生了明显的增强，见图1。
2、铜离子荧光探针对Cu2+的选择性识别
向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的各种金属离子储备液(Cu2+、Co2+、Pd2+、Ni2+、Al3+、Cr3+、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Ba2+、Pb2+、Fe3+、Sn2+、Fe2+、K+、Ca2+、Na+、Ag+、Cd2+)。结果表明加入铜离子时，荧光光谱在492nm处荧光强度发生了明显的减弱，而加入其他金属离子时，荧光无明显变化，即本发明的荧光探针对铜离子有很好的选择性，见图2。
3、铜离子浓度对铜离子荧光探针荧光强度的影响
不同浓度铜离子(Cu2+)的荧光光谱测试：向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和0～60μL(0、1、2、3……50、55、60μL)的铜离子溶液(3mM的铜离子储备液)，该荧光探针在溶液中本身具有荧光，但随着铜离子浓度的增加，在492nm处荧光也在不断的减弱，说明荧光强度随着铜离子浓度的增加而降低。结果表明探针对Cu2+具有很高的灵敏度，见图3。
4、共存离子对铜离子荧光探针的干扰
铜离子检测荧光探针的不同金属离子干扰测试：向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的其他任意一种金属离子(Co2+、Pd2+、Ni2+、Al3+、Cr3 +、Zn2+、Mn2+、Mg2+、Ba2+、Pb2+、Fe3+、Sn2+、Fe2+、K+、Ca2+、Na+、Ag+和Cd2+)储备液，最后向空白液加入50μL的Cu2+储备液，测试其荧光强度。其它金属离子的存在对本发明铜离子荧光探针化合物识别铜离子无明显干扰，见图4。
5、铜离子与荧光探针物质的量比对荧光强度的影响
通过Job's plot方法研究探针与Cu2+的结合率：向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入一定体积探针储备液(1mM)和Cu2+储备液(3mM)，使得铜离子检测荧光探针和铜离子的浓度总和为50μM，通过改变二者的浓度比(铜离子检测荧光探针和铜离子物质的量比依次为(1:9，2:8，3:7，4:6，5:5，6:4，7:3，8:2，9:1)得到468nm处的荧光强度与该浓度下铜离子荧光探针化合自身荧光强度的差值，与离子占总浓度的比例作图。当铜离子所占比例为0.45时纵坐标达到最高值，可以确定该荧光探针化合物与铜离子之间主要以1:2形式结合形成稳定的络合物，见图5。
6、探针试纸对不同浓度铜离子的检测
将滤纸浸入含有荧光探针(1mM)的MeOH-H2O(v/v＝9:1)储备溶液中，浸泡半小时，然后将测试条取出在空气中干燥，得到干燥的含有探针的试纸条。将试验条分别浸泡在0mM、0.05mM、0.1mM、0.5mM、1mM铜离子浓度溶液中，浸泡几分钟后，晾干，在365nm紫外灯下观察到快速变色的条带，说明本发明的探针可以以固体状态检测铜离子，见图6。
7、荧光探针检测铜离子的响应时间
向3mL的空白缓冲液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的Cu2+储备液，探针的荧光强度逐渐减弱到最低，并且在60分钟内达到最低值并且探针的荧光强度趋于稳定，这说明探针对于Cu2+检测足够稳定，见图7。
实施例2制备嘌呤母体的铝离子荧光探针化合物
S4制备基于嘌呤母体的铝离子荧光探针化合物
将式IV中间体(200mg，0.497mmol)和4-甲氧基水杨醛(144mg,0.745mmol)溶解在20mL乙醇中，在N2保护下，然后将该混合物80℃回流搅拌2小时。点板(TLC)跟踪反应完成后，将反应物料冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂。将粗产物通过石油醚-乙酸乙酯重结晶纯化，加入少量的乙酸乙酯溶解粗产物后，加入大量的石油醚至浑浊，放置冰箱里冷藏待晶体析出即可，抽滤，干燥后得到探针基于嘌呤母体的铝离子荧光探针化合物I，为淡黄色粉末(187mg，收率66％)。
所得到的荧光探针化合物结构式为：
荧光探针化合物的质谱MS谱图见图18。
基于嘌呤母体的铝离子荧光探针化合物的核磁共振1H-NMR谱图：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.34(s,1H),8.28(d,J＝8.3Hz,1H),8.22–8.06(m,1H),7.88–7.80(m,1H),7.76(t,J＝7.8Hz,1H),7.68–7.53(m,1H),7.52–7.36(m,1H),7.32(d,J＝8.5Hz,1H),7.15(d,J＝8.5Hz,1H),6.99(t,J＝4.5Hz,1H),6.65–6.40(m,1H),3.80(s,2H)，见图19。
基于嘌呤母体的铝离子荧光探针化合物的核磁共振13C-NMR谱图：13C NMR(101MHz,DMSO)δ162.02,159.30,134.49,132.22,131.29,131.20,130.79,130.60,129.03,128.54,128.07,127.53,126.45,122.33,118.77,112.53,106.88,102.08,55.80，见图10(b)。
铝离子荧光探针的性能测试
1、铝离子荧光探针在MeOH-H2O(v/v＝9:1)溶液中对荧光探针本身和加入铝离子(Al3+)后的荧光探针的紫外吸收
将实施例1制得的铝离子检测荧光探针用DMSO配置成1mM的探针储备液，各金属离子用去离子水配置成3mM的金属离子储备液，向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的金属离子储备液并用荧光光谱仪和紫外分光光度计进行检测，测试得知荧光探针的最大激发波长为368nm，最大发射波长为454nm；
取两个比色皿，分别加入3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中和30μL的探针储备液，向其中一个比色皿加入50μL的铝离子储备液，另外一个比色皿不加铝离子储备液，进行紫外光谱测试。荧光探针本身在波长λ＝395nm处有较强的紫外吸收，当往溶液中加入铝离子后，紫外吸收峰减弱；除此之外，荧光探针在波长λ＝450nm处几乎没有紫外吸收。此外，添加铝离子时，荧光光谱在468nm处荧光强度发生了明显的增强，见图11。
2、铝离子荧光探针对Al3+的选择性识别
向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的各种金属离子储备液(Al3+、Pd2+、Cu2+、Ni2+、Ag+、Co2+、Fe2+、Cr3+、Fe3+、Sn2+、Cd2+、Ca2+、Mg2+、K+、Pb2+、Na+、Mn2+、Ba2+、Cu+、Zn2+)。结果表明加入铝离子时，荧光光谱在468nm处荧光强度发生了明显的增强，而加入其他金属离子时，荧光无明显变化，即本发明的荧光探针对铝离子有很好的选择性，见图12。
3、铝离子浓度对铝离子荧光探针荧光强度的影响
不同浓度铝离子(Al3+)的荧光光谱测试：向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和0～60μL(0、1、2、3……50、55、60μL)的铝离子溶液(3mM的铝离子储备液)，该荧光探针在溶液中本身几乎无荧光，但随着铝离子浓度的增加，在468nm处荧光也在不断的增强，说明荧光强度随着铝离子浓度的增加而增加。添加铝离子导致探针溶液的荧光颜色分别从浅黄色为亮蓝色，结果表明探针对Al3+具有很高的灵敏度，见图13。
4、共存离子对铝离子荧光探针的干扰
铝离子检测荧光探针的不同金属离子干扰测试：向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的其他任意一种金属离子(Co2+、Pd2+、Ni2+、Al3+、Mn2 +、Mg2+、Ba2+、Pb2+、Fe2+、Cd2+、K+、Ca2+、Cs2+、Na+、Ag+和Cu2+)储备液，最后向空白液加入50μL的Al3+储备液，测试其荧光强度。其它金属离子的存在对本发明铝离子荧光探针化合物识别铝离子无明显干扰，见图14。
5、铝离子与荧光探针物质的量比对荧光强度的影响
通过Job's plot方法研究探针与Al3+的结合率：向3mL的空白溶液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入一定体积探针储备液(1mM)和Al3+储备液(3mM)，使得铝离子检测荧光探针和铝离子的浓度总和为50μM，通过改变二者的浓度比(铝离子检测荧光探针和铝离子物质的量比依次为1∶9，2∶8，3∶7，4∶6，5∶5，6∶4，7∶3，8∶2，9∶1)得到468nm处的荧光强度与该浓度下铝离子荧光探针化合自身荧光强度的差值，与离子占总浓度的比例作图。当铝离子所占比例为0.67时纵坐标达到最高值，可以确定该荧光探针化合物与铝离子之间主要以1∶2形式结合形成稳定的络合物，见图15。
6、探针试纸对不同浓度铝离子的检测
将滤纸浸入含有荧光探针(1mM)的MeOH-H2O(v/v＝9:1)储备溶液中，浸泡半小时，然后将测试条取出在空气中干燥，得到干燥的含有探针的试纸条。将试验条分别浸泡在0mM、0.3mM、1mM铝离子浓度溶液中，浸泡几分钟后，晾干，在365nm紫外灯下观察到快速变色的条带，说明本发明的探针可以以固体状态检测铝离子，见图16。
7、荧光探针检测铝离子的响应时间
向3mL的空白缓冲液MeOH-H2O(v/v＝9:1)中加入30μL的探针储备液和50μL的Al3+储备液，探针的荧光强度逐渐增强到最高，并且在5分钟内达到最高值并且探针的荧光强度趋于稳定，这说明探针对于Al3+检测足够稳定，并且速度快，见图17。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变化或等效替换均落入本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针，其特征在于，所述金属离子检测荧光探针的结构以嘌呤为母体，通过一系列反应制备得到的化合物，结构式如下所示：，
其中，R1为或/>。
2.基于权利要求1所述的一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将4, 6-二氯-5-氨基嘧啶和1-萘胺通过取代反应得到式Ⅱ中间体，结构为；
步骤2，以式Ⅱ中间体、2-噻吩甲酸、多聚磷酸和十二烷基三甲基氯化铵为原料，溶于三氯氧磷中进行反应，得到式Ⅲ中间体，结构为；
步骤3，将式Ⅲ中间体溶于有机溶剂中与水合肼发生取代反应，得到式IV中间体，结构为；
步骤4，式IV中间体和1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛或4-甲氧基水杨醛通过席夫碱反应得到基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针，当与1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛反应时，所得荧光探针的结构如（I-1）所示 ，当与4-甲氧基水杨醛反应时，所得荧光探针的结构如（I-2）所示/>。
3.根据权利要求2所述的一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤1的具体方法如下：步骤1为：4, 6-二氯-5-氨基嘧啶和1-萘胺加入到有机溶剂中，待固体溶解后加入浓盐酸，回流搅拌，待反应完全后，减压蒸馏除去有机溶剂，用NaOH溶解，然后用乙酸乙酯进行萃取，后用减压蒸馏除去乙酸乙酯，用甲醇与水重结晶，得到式Ⅱ中间体。
4.根据权利要求2所述的一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤2为：将式Ⅱ中间体、2-噻吩甲酸、多聚磷酸和十二烷基三甲基氯化铵溶于三氯氧磷中，进行回流搅拌，待反应完全后将反应液完全冷却至室温后，减压蒸馏除去有机溶剂，冰水浴下向反应体系中加入冰水混合物，纯化洗脱，减压蒸馏除去有机溶剂得到式Ⅲ中间体。
5.根据权利要求2所述的一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤3为：将式Ⅲ中间体溶于乙醇后，待固体溶解后，加入水合肼，进行回流搅拌，待反应完全后，将反应物冷却至室温，抽滤，用有机溶剂洗固体，得到式IV中间体。
6.根据权利要求2所述的一种基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的制备方法，其特征在于，步骤4的步骤如下：将式IV中间体与1H-吡咯并[2,3-b]吡啶-3-甲醛或4-甲氧基水杨醛溶解于有机溶剂中，将混合物料进行回流搅拌，反应完成后，将反应物料冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将粗产物通过重结晶纯化，得到荧光探针。
7.基于权利要求1-6中任一种嘌呤母体的金属离子检测荧光探针在检测金属离子上的应用，其特征在于，当基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的结构式为时，所检测的金属离子为铜离子；当基于嘌呤母体的金属离子检测荧光探针的结构式为时，所检测的金属离子为铝离子。
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