[發(fā)明專利]一種測定鎘離子的比率型熒光探針的制備與應用

有效

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• 申請日: 2016-08-22
• 公開（公告）號: CN106317062B
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 呂媛媛;顧偉;黃文斌;沈王興;宣貴達;沈潔
• 申請（專利權）人: 浙江大學城市學院
• 主分類號: C07D487/22
• 分類號: C07D487/22;C09K11/06;G01N21/64;G01N21/78
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 趙紅英

技術領域

本發(fā)明涉及一種測定鎘離子的比率型熒光探針的制備，具體涉及一種以二 -2-吡啶甲基胺(DPA)為識別基團、卟啉分子為熒光發(fā)色團的熒光探針的制備方法，以及該探針分子應用于溶液中鎘離子的比色及比率型熒光檢測。

背景技術

隨著現(xiàn)代化工業(yè)的快速發(fā)展，重金屬離子污染問題日趨嚴重。其中，鎘是一種毒性非常強的重金屬，由于鎘離子(Cd²⁺)具有生物富集作用、半衰期長(二三十年)、不宜分解等特點，一旦通過生物鏈進入人體并在體內富集，可引起人肺功能紊亂、腎功能不全、鈣代謝紊亂、骨骼損傷以及大大增加患癌的幾率。近年來，我國發(fā)生多起鎘污染事件，其中最典型的是2013年發(fā)生的湖南大米鎘含量超標事件，引發(fā)了人們對鎘離子污染的強烈關注。我國政府已將鎘污染防治列為“十三五規(guī)劃”重大專項。人們迫切需要快速、準確、低成本并能選擇性地分析檢測鎘離子的方法。因此，現(xiàn)場環(huán)境檢測方法、移動實驗室和便攜式檢測儀器等概念近年來被許多研究人員提出。其中，通過比色法或以熒光為輸出信號的化學傳感方法尤為引入注目。

目前，基于小分子熒光探針法檢測鎘離子已有大量報道，但一般設計的熒光探針通常表現(xiàn)為熒光發(fā)光-淬滅(on-off)或熒光淬滅-恢復發(fā)光(off-on)，即在同一發(fā)射峰位熒光強度發(fā)生改變。這種響應模式存在著檢測背景高，信號干擾嚴重等問題。卟啉(Porphyrin)是一類由四個吡咯環(huán)通過次甲基相連構成的共軛大環(huán)化合物，具有高的熒光量子產率、大的Stokes位移、相對長的激發(fā)和發(fā)射波長，且光穩(wěn)定性好、對微環(huán)境敏感，是一類性能優(yōu)異的近紅外熒光發(fā)色團信號分子，廣泛應用于光化學分子探針的構建。卟啉化合物的易修飾性可使其大環(huán)外圍聯(lián)接不同的取代基與活性官能團，通過分子設計和化學反應可將其與不同的識別單元結合，合成一系列光物理和光化學性質可調的功能探針，應用于各種檢測領域中(Coordination Chemistry Reviews 1999,190-192:683-706；Talanta 2000,51:209-224；Sensors and Actuators B:Chemical 2013,179:21-31.)。卟啉化合物優(yōu)異的光學性能，可實現(xiàn)極低濃度離子的比色/熒光快速檢測，且多數(shù)表現(xiàn)為比率型的熒光響應行為：即以兩個發(fā)射峰強度的比值作為檢測信號，該模式可以有效地降低環(huán)境變化對于熒光信號的影響，使得檢測過程具有更強的特異性(Sensors 2013,13:3131-3141；Sensors 2013,13:15758-15769)。

因此，可通過巧妙的分子結構設計，將卟啉分子與一些能選擇性識別鎘離子的分子單元相結合，利用該單元與鎘離子絡合后改變整個分子結構，從而改變所連卟啉發(fā)色團分子的光物理性能來實現(xiàn)對鎘離子的靈敏檢測。

發(fā)明內容

本發(fā)明針對現(xiàn)有熒光探針所存在的制備復雜、響應性差及背景干擾嚴重等問題，提供了一種以二-2-吡啶甲基胺(DPA)為識別基團、卟啉分子為熒光發(fā)色團的比率型鎘離子熒光探針及其制備方法。

本發(fā)明提供的比率型鎘離子熒光探針(PD)，具有如下結構通式：

一種比率型鎘離子熒光探針(PD)的制備方法，包括如下步驟：

將5,10,15,20-四溴苯基卟啉、二-2-吡啶甲基胺(DPA)、碘化鉀、碳酸鉀以 1:4:4:4的摩爾比溶于有機溶劑中，氮氣保護下，加熱至回流，反應6～9h，硅膠色譜分離得到目標鎘離子熒光探針(PD)。

所述的比率型鎘離子熒光探針(PD)的制備方法，具體包括如下步驟：

(1)將市售四(4-氨基苯基)卟啉(TATPP)溶于濃鹽酸中，形成0.03mmol/mL 的溶液，冰浴下逐滴滴入亞硝酸鈉水溶液，反應10min；然后逐滴加入碘化鉀水溶液，繼續(xù)反應20min后，升溫至室溫，反應2.5h。產物用氨水中和至pH 為8，采用二氯甲烷萃取，有機層用水洗至中性，減壓蒸去二氯甲烷。粗產品用硅膠色譜柱分離，二氯甲烷為展開劑，收集第一色帶產物，得到5,10,15,20- 四溴苯基卟啉(TBrTPP)。

TATPP的結構式為：

TBrTPP的結構式為：