本發(fā)明涉及一種基于席夫堿的鋅離子熒光探針的制備與應(yīng)用，屬于熒光探針技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

鋅離子作為一種重要的過渡金屬在自然環(huán)境和生物體中都起著重要的作用。鋅離子以可溶的絡(luò)合物或者離子狀態(tài)存在于自然界的水中，這勢必造成土壤特別是酸性土壤中鋅離子的大量流失。相反過量鋅離子的存在也會降低土壤微生物活性。在生物體內(nèi)鋅離子是繼鐵離子之后含量第二豐富的金屬陽離子，鋅離子對于腦功能，基因轉(zhuǎn)移，免疫功能起著非常重要的作用；鋅離子的缺失與老年癡呆癥，癲癇，缺血性中風(fēng)等各種疾病密切相關(guān)。因此監(jiān)測環(huán)境和生物體系內(nèi)的鋅離子具有十分重要的意義。

目前，用于鋅離子的檢測方法主要有分光光度法，電化學(xué)法，化學(xué)發(fā)光法，色譜分析法，滴定分析法，表面增強拉曼光譜等。這些方法的樣品制備過程復(fù)雜，檢測過程對樣品的損傷較大，而且這些方法不能實現(xiàn)實時的原位檢測。而熒光探針具有靈敏度高，選擇性好，響應(yīng)速度快。能夠?qū)崿F(xiàn)實時原位檢測的優(yōu)點正好解決了傳統(tǒng)的檢測方法無法解決的難題，得到了廣泛的關(guān)注。

在現(xiàn)有的熒光探針技術(shù)中，一些報道的鋅離子熒光探針仍然具有缺陷，比如，這些談?wù)娴暮铣刹襟E比較繁瑣，探針選擇性低、靈敏度不高，所需檢測時間比較長。比如hnapp是已公開報道的檢測鋅離子的熒光探針，然而該熒光探針是一種熒光淬滅的探針，使得其在生物體內(nèi)的使用受到巨大的限制。因此，設(shè)計一種基于高選擇性、高靈敏度的的鋅離子熒光探針就變得十分緊迫。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于席夫堿的鋅離子熒光探針化合物，既可以識別水體中的鋅離子，也可檢測水體中鋅離子含量。

本發(fā)明還提供所述基于席夫堿的鋅離子熒光探針化合物的制備方法與應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種基于席夫堿的鋅離子熒光探針化合物，具有式i所示的結(jié)構(gòu)：

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本發(fā)明所述的基于席夫堿的鋅離子熒光探針化合物的制備方法，包括如下步驟：

（1）在氮氣保護下，將氰基聯(lián)苯酚、無水氯化鎂、三乙胺溶于乙腈中，然后加入多聚甲醛，混合物加熱回流，反應(yīng)結(jié)束經(jīng)柱層析純化得到白色固體iii；

（2）將2-氨基苯甲酸甲酯（氨茴酸甲酯）與水合肼溶于乙醇并回流，旋蒸并放入冰箱得固體白色化合物ii；

（3）將化合物ii和化合物iii溶于乙醇，加熱回流，反應(yīng)結(jié)束得到粗產(chǎn)物，經(jīng)重結(jié)晶得到純的化合物i為黃色固體。

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（1）所述多聚甲醛、氰基聯(lián)苯酚的摩爾比為14:1；

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（2）所述2-氨基苯甲酸甲酯（氨茴酸甲酯）、水合肼的摩爾比為1:12；

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（1）（3）全程在氮氣保護下進行；

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（1）反應(yīng)溫度為70℃；

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（2）反應(yīng)溫度為80℃；

根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟（3）反應(yīng)溫度為80℃。

更為詳細的，所述的基于席夫堿的鋅離子熒光探針化合物的制備方法，步驟如下：

(a)氮氣保護下，將6.24g的氰基聯(lián)苯酚、4.56g的無水氯化鎂、16.322ml三乙胺溶于80ml無水乙腈中，然后加入過量的干燥多聚甲醛12.3g。該混合物在70℃下回流8小時。反應(yīng)冷卻至室溫，然后用少量水進行淬滅。使用6m鹽酸酸化。將上述粗產(chǎn)物用ch2cl2萃取3次。萃取液經(jīng)無水mgso4干燥，過濾并真空除去溶劑，經(jīng)柱層析提純得到白的固體iii3.5g，產(chǎn)率約為50%。

(b)將2-氨基苯甲酸甲酯（1.51g）和水合肼（6ml）溶于乙醇（50ml）中，回流6h。反應(yīng)混合物冷卻得固體，抽濾，冷水洗滌，粗產(chǎn)物用乙醇重結(jié)晶，得到固體化合物ii1.28g，產(chǎn)率為85%。

(c)氮氣氛圍下將化合物ii（0.15g）和化合物iii（0.22g）溶于20ml干燥的乙醇，回流4h，反應(yīng)結(jié)束抽濾得粗產(chǎn)物，乙醇重結(jié)晶得到黃色探針i0.26g，產(chǎn)率為75%。

本發(fā)明所述的基于席夫堿的鋅離子熒光探針化合物的應(yīng)用，可用于測試水中的鋅離子含量。

進一步優(yōu)選的，所述熒光探針用于在ph=7.4的thf和水的混合溶液中鋅離子的快速檢測。

本發(fā)明通過實驗驗證，所述熒光探針在ph=7.4的thf和水的混合溶液中，用波長360nm的光作為激發(fā)波長，可以發(fā)現(xiàn)其沒有熒光，加入鋅離子二十分鐘后檢測，溶液在510nm處熒光迅速增強，而其他檢測物質(zhì)加入后溶液的熒光沒有明顯變化，因此該探針對鋅離子具有很高的選擇性。如圖1所示。

將本發(fā)明的熒光探針化合物加入含有thf和水的混合溶劑中，配成熒光探針化合物濃度為10微摩爾每升的溶液，用hepes緩沖溶液調(diào)節(jié)ph=7.4，加入不同濃度的鋅離子，用波長360nm的光激發(fā)，在波長510nm處的熒光依次增強。得出工作曲線如圖2所示，通過測定待測樣品的熒光強度，可定量的計算出鋅離子的濃度。

與現(xiàn)有的檢測技術(shù)相比，本發(fā)明的熒光探針設(shè)計新穎，選擇性好，且具有良好的水溶性，而不具有生物毒性，在制備方面，均使用常用試劑，合成步驟簡單。本發(fā)明的優(yōu)良效果如下：

1、本發(fā)明的熒光探針化合物由于能用于水體中的鋅離子的定量檢測且檢測限較低；

2、本發(fā)明的熒光探針化合物具有良好的靈敏度和選擇性，測試樣品前處理簡單；

3、本發(fā)明的熒光探針化合物為固體粉末，便于儲存使用，并且合成方法簡單、收率高、成本低、具有良好的推廣前景；

4、與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的熒光探針的選擇性高，靈敏度高，檢測限低。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述熒光探針在thf和水的混合溶劑中(ph=7.4)與不同檢測物質(zhì)作用后的熒光強度。

圖2為本發(fā)明的熒光探針與不同濃度的鋅離子作用在360nm下激發(fā)的熒光強度工作曲線圖。

圖3本發(fā)明的熒光探針的核磁圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明，但不限于此。實施例中的各種原料均來自于市場購買。

實施例1、iii的合成

氮氣保護下，將6.24g的氰基聯(lián)苯酚、4.56g的無水氯化鎂、16.32ml三乙胺溶于80ml無水乙腈中，然后加入過量的干燥多聚甲醛12.3g，該混合物在70℃下回流8小時，反應(yīng)冷卻至室溫，然后用少量水進行淬滅，使用6m鹽酸酸化，將上述粗產(chǎn)物用ch2cl2萃取3次，萃取液經(jīng)無水mgso4干燥，過濾并真空除去溶劑，經(jīng)柱層析提純得到白的固體iii3.5g，產(chǎn)率約為50%。

實施例2、ii的合成

將2-氨基苯甲酸甲酯（1.51g）和水合肼（6ml）溶于乙醇（50ml）中、回流6h。反應(yīng)混合物冷卻得固體，抽濾，冷水洗滌，粗產(chǎn)物用乙醇重結(jié)晶，得到固體化合物ii1.28g，產(chǎn)率為85%。

實施例3、探針i的合成

氮氣氛圍下將化合物ii（0.15g）和化合物iii（0.22g）溶于20ml干燥的乙醇，回流4h，反應(yīng)結(jié)束抽濾得粗產(chǎn)物，乙醇重結(jié)晶得到黃色探針i0.26g，產(chǎn)率為75%。

實施例4、熒光實驗

取制備好的熒光探針i，溶于thf和水的混合溶劑中，用hepes緩沖溶液調(diào)節(jié)ph=7.4；得熒光探針溶液，備用。

1、取熒光探針溶液，分17組，每組10毫升，其中1組不加檢測物種，其余16組分別加入含有ag⁺，al³⁺，ba²⁺，cd²⁺，cr³⁺，cu²⁺，fe³⁺，fe²⁺，hg²⁺，k⁺，li⁺，mn²⁺，na⁺，ni²⁺，pb²⁺，zn²⁺的溶液，使得每組溶液中含有探針化合物的濃度為10μμ，檢測物種濃度為100μm，使得檢測物種與探針化合物的摩爾比為10:1；采用激發(fā)波長為360nm，熒光光度計測試其熒光強度，如圖1所示，結(jié)果顯示：本發(fā)明探針溶液本身發(fā)光較弱，鋅離子的加入導(dǎo)致溶液在510nm處的熒光迅速增強，而其他離子沒有引起明顯的熒光變化，因此該探針對鋅離子具有很高的選擇性。

2、取熒光探針溶液，分10組，每組10毫升，分別加入不同濃度的鋅離子溶液，調(diào)節(jié)到溶液中含有探針化合物的濃度為10μm，鋅離子的濃度分別為0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60μm。采用激發(fā)波長為360nm，熒光光度計測試其熒光強度，如圖2所示，結(jié)果顯示：溶液在510nm熒光迅速增強，其熒光強度與濃度成線性關(guān)系。