[發明專利]熒光離子探針及其在離子檢測方面的應用

無效

• 申請號: 200710056138.3
• 申請日: 2007-10-10
• 公開（公告）號: CN101153848A
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 馬立軍;吳玉清;吳立新;劉毅夫;李洪偉;李磊
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76;C09K11/06
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明涉及一種具有高選擇性、高靈敏度的熒光離子探針以及該類熒光離子探針在重金屬離子和過渡金屬離子識別和檢測方面的應用。

背景技術

重金屬離子和過渡金屬離子的識別、檢測一直是人們廣泛關注的問題，因為其中很多金屬(如鉛、汞、鎘、鉻等)離子都具有毒性，因此是環境污染的一個主要來源。實現環境領域或生物體系中重金屬離子和過渡金屬離子的實時檢測和原位檢測具有十分重要的意義和價值。對于金屬離子的檢測，傳統的電感耦合等離子體法(ICP)和原子吸收光譜法都是十分有效的工具，但是它們通常不但需要大量的樣品并且不適合于實時或原位檢測。最近，有很多針對金屬離子檢測的高效熒光化合物逐漸發展起來，它們的應用不但可以實現對微環境的實時和原位檢測，而且通常也具有較高的選擇性和靈敏度。在設計對重金屬離子和過渡金屬離子識別的熒光化合物時，首先必須考慮的是如何削弱或消除金屬離子對熒光生色基團的熒光猝滅效應，這種熒光猝滅效應是由金屬離子與熒光發色團之間通過自旋-軌道耦合、電子轉移或者能量轉移所引起，是應用過程中應該避免或消除的問題。另外，由于金屬離子和熒光化學物的結合位點在水溶液中的溶劑化傾向比相同條件下其在有機溶劑中的要強，使得熒光化合物與被檢測離子的結合性能下降；而且作為光信號轉換的熒光基團一般都是較大的共軛芳香環，因此，目前所報道的許多離子識別的熒光化合物都只適用于有機溶劑。但實際應用中能夠在水溶液中表現出強識別性能的熒光化合物才具有廣泛的實用價值。因此，如何設計合成出在水溶液中對金屬離子具有強特異識別效應的高靈敏熒光化合物是目前需要面對的另一個挑戰。

目前，雖然已有一些在含水溶液中對重金屬離子和過渡金屬離子熒光識別的熒光離子探針(熒光化合物)相繼被報道，但它們所表現出選擇性或靈敏度都距離實際應用還相差甚遠。因此，設計、合成一類能夠對重金屬離子和過渡金屬離子選擇性熒光識別，特別是在水溶液中又具有較強熒光識別能力的熒光離子探針一直是我們研究小組所從事的一項重要課題。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種高選擇性、高靈敏度的熒光離子探針；

本發明的目的之二是提供上述熒光離子探針在水溶液中對過渡金屬離子和重金屬離子進行檢測方面的應用。

本發明中熒光離子探針的主體分子結構通式如下：

通式中，

Y：代表熒光生色基團，是指芘、萘、4-氨基-1，8-萘酰亞胺、丹磺酰胺、蒽、咔唑、苯并咪唑、苯并惡唑、氟硼二吡咯、熒光素、3，4，9，10-苝四酸二酰亞胺或羅丹明B等具有熒光發射功能的有機共軛基團，結構式如下：

芘???????????萘????????4-氨基-1，8-????丹磺酰胺????????蒽??????????咔唑????????????苯并咪唑

????????????????????????萘酰亞胺

苯并惡唑????氟硼二吡咯????????熒光素?????3，4，9，10-苝四酸二酰亞胺????????羅丹明B

X：代表酰氨基團()、磺氨基團()或酯基團()；

R₁：代表氫、羥基、羧基或芳基；

R₂：代表氫、烷基、羥基、羥烷基、羧基或羧烷基；

m，n代表亞甲基的數目，范圍為0-9的整數；

“*”表示該位置的碳具有手性，本發明中包括L-構型、D-構型以及外消旋體D，L-混合構型。

在上述通式所代表的熒光離子探針中，羧酸部分是結合金屬離子的有效部位，它與重金屬離子或過渡金屬離子可以形成比較穩定的鰲合物，同時可以降低堿金屬、堿土金屬等軟金屬離子的相互作用和干擾。熒光離子探針中的X基團(酰氨基、磺酰基或酯基)的存在使其很容易形成分子間氫健，氫鍵的形成可以使兩個熒光離子探針分子被拉近，從而使熒光離子探針中具有共軛潛力的熒光生色基團產生π電子的堆積，形成化合物的低聚物或多聚物，進而影響生色團的發射性質，最終表現出對離子的熒光識別效應。

作為本專利通式所示的熒光離子探針，其優選的實施方式是：上述通式所代表的熒光離子探針中，烷基是具有1-16個碳原子的直鏈或異構烷基，如甲基、乙基、正丙基、異丙基等短鏈烷基，也可以是十二烷基、十四烷基等長鏈烷基；長鏈烷基有助于提高熒光離子探針的脂溶性和柔性；

羥烷基是具有1-10個碳原子的羥烷基，如羥甲基、羥乙基、羥丙基、二羥基丙基、4-羥基丁基、3-羥基己基和3-甲基-5-羥基辛基等等，短鏈羥烷基有利于提高熒光離子探針在水等極性溶劑中的溶解性；