CN115925784B - 一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用，属于阳离子荧光探针检测技术领域。本发明提供的丹磺酰类铜离子荧光探针化学结构式如式Ⅰ所示，能与铜离子发生配位导致荧光猝灭，完全能够用于铜离子浓度的检测；本发明中的探针与铜离子的结合比例为1:1，适用pH范围是6‑12；本发明中的探针检测铜离子的线性范围是0‑25μM，检出限为1.52μM，具有较高的灵敏度；本发明中的探针对铜离子具有较高的选择性和很高的响应速度；使用本发明中的探针检测出的铜离子浓度和实际加入的铜离子浓度十分接近，相对平均偏差在5％附近或更小，可有效对实际水样中的铜离子浓度进行检测。
Description
技术领域
本发明属于阳离子荧光探针检测技术领域，尤其涉及一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用。
背景技术
铜离子(Cu2+)是人体第三丰富的过渡金属，在细胞生长、离子运输、酶活性等多种生物过程中发挥着重要作用。此外，铜离子在植物生长中发挥着重要作用，广泛存在于土壤和水环境中。异常的铜离子浓度，包括过高或过低，都会对人体健康或环境安全造成危害。中国国标(GB 5749-2006)将饮用水中铜离子的阈值设定为1.0mg/mL即15.7μM，美国环保署(EPA)将阈值设定为20μM。准确测定铜离子浓度对人类健康和环境保护具有重要意义。
与其他方法相比，荧光法检测铜离子具有很大的优势。荧光探针遇到铜离子之后发生相互作用，荧光探针的发光颜色或发光强度发生明显变化，可以定量检测铜离子的浓度。使用荧光探针进行检测具有灵敏度高、响应快、工艺简单、成本低等优点。目前已经有不少铜离子检测的荧光探针被报道，但大多存在水溶性差、需要有机溶剂、合成繁琐等问题。因此，开发水溶性好、合成简单、选择性好、灵敏度高的铜离子荧光探针具有重要的意义。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种丹磺酰类铜离子荧光探针、制备方法及其应用。本发明提供的丹磺酰类铜离子荧光探针化学结构式如式Ⅰ所示，能与铜离子发生配位导致荧光猝灭，完全能够用于铜离子浓度的检测；本发明中的探针与铜离子的结合比例为1:1，适用pH范围是6-12；本发明中的探针检测铜离子的线性范围是0-25μM，检出限为1.52μM，具有较高的灵敏度；本发明中的探针对铜离子具有较高的选择性和很高的响应速度；使用本发明中的探针检测出的铜离子浓度和实际加入的铜离子浓度十分接近，相对平均偏差在5％附近或更小，可有效对实际水样中的铜离子浓度进行检测。
为达上述目的，本发明采用如下的技术方案：
本发明提供了一种丹磺酰类铜离子荧光探针，其化学结构式如式Ⅰ所示：
本发明还提供了一种所述丹磺酰类铜离子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：将化合物1加入到乙醇中并冷却，然后加入氯化亚砜，接着搅拌、旋蒸得到浓缩液，随后加入***重结晶，得到白色固体化合物2；
步骤二：取化合物2、三乙胺(TDA)和4-二甲氨基吡啶(DMAP)溶于N,N-二甲基甲酰胺(DMF)中并冷却，然后向其中加入丹磺酰氯的二甲基甲酰胺(DMF)溶液并搅拌，接着将反应液倒入乙酸乙酯中并用水萃取，最后取上层有机相旋蒸，得到绿色固体化合物3；
步骤三：将化合物3溶于乙醇中，然后加入氢氧化钠水溶液搅拌并旋蒸浓缩，接着加入稀盐酸析出沉淀，最后用乙醇/***重结晶，得到黄色固体化合物4，即所述丹磺酰类铜离子荧光探针；
所述化合物1的化学结构式如式Ⅱ所示：
所述化合物2的化学结构式如式Ⅲ所示：
所述化合物3的化学结构式如式Ⅳ所示：
优选的，所述步骤一中的冷却温度为-8～-12℃；SOCl2加入方式为缓慢滴加；搅拌方式为先室温下搅拌1～3h，然后回流搅拌7～9h，接着继续室温搅拌9～11h。
优选的，所述步骤一中的冷却温度为-10℃；搅拌方式为先室温下搅拌2h，然后回流搅拌8h，接着继续室温搅拌10h。
优选的，所述步骤二中的冷却温度为-8～-12℃；搅拌方式为先低温搅拌，再高温搅拌，其中低温搅拌的温度为-8～-12℃，时间为1.5～2.5h，高温搅拌的温度为50～70℃，时间为35～45h；水萃取的次数为1～4次。
优选的，所述步骤二中的冷却温度为-10℃；低温搅拌的温度为-10℃，时间为2h；高温搅拌的温度为60℃，时间为40h；水萃取的次数为3次。
优选的，所述步骤三中的搅拌方式为室温搅拌，搅拌时间为22～26h；稀盐酸的加入方式为缓慢滴加，pH值为2-3。
优选的，所述步骤三中的搅拌时间为24h。
优选的，所述制备方法还包括将化合物4的乙醇溶液与氢氧化钠的水溶液混合制备化合物4钠盐的过程。
本发明还提供了一种所述丹磺酰类铜离子荧光探针或所述制备方法在铜离子检测中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明中的探针经过核磁氢谱和质谱表征，能与铜离子发生配位，导致荧光猝灭，利用荧光强度的变化可以检测铜离子的浓度；
(2)本发明中的探针分子与铜离子的结合比例为1:1，适用的pH范围是6-12；
(3)本发明中的探针分子检测铜离子的线性范围是0-25μM，检出限为1.52μM，低于中国国标和美国环保署规定的最大铜离子浓度，说明该荧光探针浓度具有较高的灵敏度；
(4)本发明中的探针分子对铜离子的响应不受其他金属离子的干扰，具有较高的选择性；
(5)本发明中的探针分子与铜离子结合后在558nm处的荧光强度迅速降低，1min后强度基本保持不变，这说明本发明中的探针对铜离子具有很高的响应速度，具备快速响应铜离子的能力；
(6)使用本发明中的探针分子检测出的铜离子浓度和实际加入的铜离子浓度十分接近，相对平均偏差在5％附近或更小，说明本发明中的荧光探针可有效对实际水样中的铜离子浓度进行检测。
附图说明
图1为本发明实施例1中探针分子在重水中的核磁氢谱图(600M，D2O)；
图2为本发明实施例2中在HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)中，探针分子(40μM)在加入铜离子(40μM)前后荧光强度的变化(激发波长：337nm)；
图3为本发明实施例2中在HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)中，当探针分子与铜离子的总浓度为40μM时改变比例时荧光强度的曲线图，其中：I0为不加铜离子时558nm处的荧光强度，I是不同比例时的荧光强度，xCu为铜离子所占的摩尔比；
图4为本发明实施例2中不同pH时，探针分子(40μM)溶液在加入铜离子(40μM)前后的最大发射强度变化曲线图；
图5为本发明实施例3中含不同浓度铜离子时，探针分子(40μM)在558nm处的荧光强度变化曲线图；
图6为本发明实施例4中有其他金属离子存在时，铜离子(100μM)猝灭探针分子(40μM)荧光的变化情况；
图7为本发明实施例5中加入铜离子(100μM)后，探针分子(40μM)的荧光强度随时间的变化趋势。
具体实施方式
下列实例将进一步说明发明的具体步骤以及特征，该等实例仅为示例而用，并非对本发明的限制。本发明中所使用的方法如无特殊说明，均为本领域常规方法。本发明中涉及到的试剂和材料非特殊说明均为市售。
实施例1荧光探针的制备
合成路线如下所示：
制备过程包括以下步骤：
将化合物1(1g，4.5mmol)加入到100mL乙醇中，冷却至-10℃。缓慢滴加SOCl2(1.1mL，15.5mmol)。室温下搅拌2h，回流搅拌8h，继续室温搅拌10h。旋蒸，得到浓缩液，加入***重结晶，得到白色固体化合物2。
取化合物2(0.3g，1mmol)、三乙胺(58μL，4.1mmol，TDA)和4-二甲氨基吡啶(0.02g，0.16mmol，DMAP)溶于30mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，冷却至-10℃。向其中加入丹磺酰氯(0.23g，0.83mmol)的DMF溶液(20mL)。滴加完毕后，-10℃下搅拌2h，然后60℃下搅拌40h。将反应液倒入100mL乙酸乙酯中，用水(100mL)萃取三次。取上层有机相，旋蒸，得到绿色固体化合物3。
将化合物3(0.26g，0.53mmol)溶于20mL乙醇，加入氢氧化钠(0.047g，1.18mmol)水溶液(5mL)。室温搅拌24h。将反应液旋蒸浓缩，缓慢滴加稀盐酸(pH 2-3)，有沉淀析出。乙醇/***重结晶，得到黄色固体，即化合物4。
将化合物4(0.19g，0.41mmol)的乙醇溶液(25mL)与氢氧化钠(0.023g，0.57mmol)水溶液(4mL)混合。回流2h。旋蒸，得黄色固体，即化合物4的钠盐。
钠盐产物经过核磁氢谱和质谱表征，其中核磁氢谱图(600M)如图1所示。
本发明中的探针分子的ESI-MS:m/z 436.1[(M-H)-]。
实施例2探针分子与铜离子结合前后的荧光光谱性质
为探测探针分子与铜离子作用前后的荧光光谱变化，配制探针的HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)5mL，浓度为40μM。记录加入含10mM铜离子的HEPES溶液(10mM，pH7.4)20μL前后探针溶液的荧光光谱变化(激发波长337nm，最大发射波长558nm)，结果如图2所示。进一步地，利用工作曲线确定探针分子与铜离子的结合比例和适用pH范围，结果分别如图3和图4所示。
由图2可知：加入铜离子之后，荧光发生猝灭，发光强度降至原来的20％。说明探针与铜离子发生配位，导致荧光猝灭。利用荧光强度的变化可以检测铜离子的浓度。
由图3可知：本发明中的探针分子与铜离子的结合比例为1:1。
由图4可知：本发明中的探针分子检测铜离子的适用pH范围是6-12。
实施例3探针分子在不同浓度铜离子条件下的荧光强度研究
固定探针的浓度为40μM，逐渐分多次加入铜离子，铜离子的加入量为0-120μM，记录探针分子在最大发射波长处的荧光强度随着铜离子浓度的变化，结果如图5所示。
由图5可以计算出探针分子检测铜离子的线性范围是0-25μM，检出限为1.52μM，低于中国国标和美国环保署规定的最大铜离子浓度。这说明该荧光探针浓度具有较高的灵敏度。
实施例4探针分子对铜离子的选择性研究
为了考察探针分子对铜离子的选择性，记录了探针分子在存在其他金属离子Li+，Na+，K+，Ag+，Zn2+，Ca2+，Cd2+，Co2+，Hg2+，Mn2+，Mg2+，Ni2+，Pb2+，Al3+，Fe3+时对铜离子的响应情况。具体为：在HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)中，探针浓度为40μM，铜离子和其他金属离子的浓度分别为100μM，结果如如图6所示。
由图6可知：本发明的探针分子对铜离子的响应不受其他金属离子的干扰，具有较高的选择性。
实施例5探针分子对铜离子的响应速度
在HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)中，探针分子的发光较强，当加入100μM铜离子之后，荧光被猝灭。记录铜离子加入后荧光强度随着时间的变化趋势，结果如图7所示。
图7显示：558nm处的荧光强度迅速降低，1min后强度基本保持不变。这说明探针对铜离子具有很高的响应速度，具备快速响应铜离子的能力。
应用例1探针分子检测实际水样中的铜离子
分别向5mL自来水和矿泉水中加入20μL浓度为10mM的探针HEPES缓冲溶液(10mM，pH 7.4)，配成浓度为40μM的探针溶液。向探针溶液中再加入微量(2.5μL、5μL)氯化铜母液(10Mm)，得到最终含5μM和10μM铜离子的探针溶液。检测该溶液的荧光发射强度，每个样品平行测量三次。实验结果如表1所示。
表1使用本发明中的探针的实际检出情况
表1显示：实验测定的铜离子浓度和实际加入的铜离子浓度接近，相对平均偏差在5％附近或更小。这说明荧光探针可有效对实际水样中的铜离子浓度进行检测。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种丹磺酰类铜离子荧光探针，其特征在于，其化学结构式如式Ⅰ所示：
2.权利要求1所述的丹磺酰类铜离子荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：将化合物1加入到乙醇中并冷却，然后加入氯化亚砜，接着搅拌、旋蒸得到浓缩液，随后加入***重结晶，得到白色固体化合物2；
步骤二：取化合物2、三乙胺（TDA）和4-二甲氨基吡啶（DMAP）溶于N, N-二甲基甲酰胺（DMF）中并冷却，然后向其中加入丹磺酰氯的二甲基甲酰胺（DMF）溶液并搅拌，接着将反应液倒入乙酸乙酯中并用水萃取，最后取上层有机相旋蒸，得到绿色固体化合物3；
步骤三：将化合物3溶于乙醇中，然后加入氢氧化钠水溶液搅拌并旋蒸浓缩，接着加入稀盐酸析出沉淀，最后用乙醇/***重结晶，得到黄色固体化合物4，即所述丹磺酰类铜离子荧光探针；
所述化合物1的化学结构式如式Ⅱ所示：
所述化合物2的化学结构式如式Ⅲ所示：
所述化合物3的化学结构式如式Ⅳ所示：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的冷却温度为-8~-12℃；SOCl2加入方式为缓慢滴加；搅拌方式为先室温下搅拌1~3 h，然后回流搅拌7~9 h，接着继续室温搅拌9~11 h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的冷却温度为-10 ℃；搅拌方式为先室温下搅拌2 h，然后回流搅拌8 h，接着继续室温搅拌10 h。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的冷却温度为-8~-12℃；搅拌方式为先低温搅拌，再高温搅拌，其中低温搅拌的温度为-8~-12 ℃，时间为1.5~2.5 h，高温搅拌的温度为50~70 ℃，时间为35~45 h；水萃取的次数为1~4次。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二中的冷却温度为-10 ℃；低温搅拌的温度为-10 ℃，时间为2h；高温搅拌的温度为60 ℃，时间为40 h；水萃取的次数为3次。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的搅拌方式为室温搅拌，搅拌时间为22~26 h；稀盐酸的加入方式为缓慢滴加，pH值为2-3。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的搅拌时间为24 h。
9.根据权利要求2~8任一所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将化合物4的乙醇溶液与氢氧化钠的水溶液混合制备化合物4钠盐的过程。
10.权利要求1所述的丹磺酰类铜离子荧光探针或权利要求2~9任一所述的制备方法制备得到的丹磺酰类铜离子荧光探针在铜离子检测中的应用。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914376A (zh) * | 2010-07-05 | 2010-12-15 | 吉林大学 | 拟肽类荧光离子探针及其在金属离子检测方面的应用 |
| CN102503875A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-20 | 厦门大学 | 一种检测铜离子的荧光探针及其制备方法 |
| CN106232623A (zh) * | 2014-04-22 | 2016-12-14 | Txp制药股份有限公司 | 具有支链氨基酸探针的肽类似物 |
| CN110055053A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-07-26 | 兰州大学 | 一种特异性识别铜离子的多肽荧光探针及其制备和检测方法 |
| CN110357896A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-10-22 | 山西大同大学 | 一类化合物及制备与其在检测二价铜离子和强酸pH中的应用 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA3063152A1 (en) * | 2019-05-31 | 2020-11-30 | University Of Guelph | Fluorescent merocyanine dyes, associated conjugates and methods |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101914376A (zh) * | 2010-07-05 | 2010-12-15 | 吉林大学 | 拟肽类荧光离子探针及其在金属离子检测方面的应用 |
| CN102503875A (zh) * | 2011-11-18 | 2012-06-20 | 厦门大学 | 一种检测铜离子的荧光探针及其制备方法 |
| CN106232623A (zh) * | 2014-04-22 | 2016-12-14 | Txp制药股份有限公司 | 具有支链氨基酸探针的肽类似物 |
| CN110055053A (zh) * | 2019-03-07 | 2019-07-26 | 兰州大学 | 一种特异性识别铜离子的多肽荧光探针及其制备和检测方法 |
| CN110357896A (zh) * | 2019-08-22 | 2019-10-22 | 山西大同大学 | 一类化合物及制备与其在检测二价铜离子和强酸pH中的应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| Electrophoresis in Organogels;Shaul Mizrahi et al.;《Anal. Chem》;第76卷;第5399-5404页 * |
| Multifunctional peptide‐based fluorescent chemosensor for detection of Hg2+, Cu2+ and S2− ions;Xuliang Pang et al.;《Luminescence》;第34卷;第585–594页 * |
| 基于丹磺酰基团的高选择性的铜离子荧光离子探针;王玉芬 等;《吉林地质》;第29卷(第3期);第87-89页 * |
| 多肽荧光探针ＨＷＥＨＨ对水中铜离子的高通量检测;许迪雅 等;《食品与机械》;第38卷(第8期);第60-65页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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