第31卷第1O期 2017年10月 化工时刊 Chemical Industry Times Vo1.31,No.10 Oct.10.2017 doi:10.16597/j.cnki.issn.1002—154x.2017.10.001 一种Cu2+荧光探针的合成及其性质研究 吴晓霞 (南京晓庄学院环境科学学院,江苏南京211171) 摘要设计合成了一种新型的cu 荧光探针NPE,并利用元素分析、核磁、质谱等方法对探针结构进行表征。室温 下,在乙醇和水的混合溶液中的荧光性质研究发现,探针NPE对于cu 表现出荧光淬灭效应,而在相同测试条件下 其他金属离子对此探针的荧光则没有影响,因此该探针可对cu 选择性识别。 关键词合成荧光探针cu 识别 Synthesis of Coumarin—Based Fluorescent Probe for Selective Identiifcation of Cn2 Wu Xiaoxia (School of Environmental Science,Nanjing Xiaozhuang University,Jiangsu Nanjing 2 1 1 1 7 1) Abstract A novel fluorescent probe NPE f0r Cu“was designed and synthesized.The structure was fully char- acterized by elemental analyses. H NMR and EI—MS.The experiment results shows that the probe NPE showed a speciifc selective recognition f0r Cu“in solution with a fluorescent quenching singa1.No obvious fluorescence chan- ges were observed for the probe NPE in the presence of other metla ions at the same concentration.Therefore.the probe NPE showed a selective recognition to Cun. ‘ Keywords synthesis fluorescent probe Cu“ identiifcation 铜是生物体内必需的微量元素¨J,人体内铜元 身具有很高的灵敏度和时空分辨率,特别是荧光探针 素水平与多种疾病如心血管疾病、糖尿病、癌症和神 分子能够透过细胞膜进入细胞,使其在生物传感方面 经退行性疾病等密切相关_2 J,研究Cu 的检测对生 得到了广泛的应用 ' 。本文合成了一种新型Cu 命系统和环境保护都具有重要的意义。传统铜离子 荧光探针(Scheme1),此荧光探针在混合水溶液中能 的检测方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子 够对Cu 表现出高选择性荧光识别效应。 体一质谱法、分光光度测定法_3 J。这些方法灵敏度 + 高和精确度好,r但是操作繁琐、复杂、耗时长,所需的 :一黼 仪器昂贵,不利于推广使用。 荧光分析方法作为一种优秀的现代分析手段,本 Scheme 1 收稿日期:2017—07—27 作者简介:吴晓霞(1977一),女,硕士,讲师,主要从事环境化学方面的研究。Email:wuxiaoxia0964@sina.conl ■皿2017.Vo1.31,No.10 Ⅱ塞验部 1.1仪器与试剂 PE2400元素分析仪(美国PE公司);AMX一500 核磁共振谱仪(瑞士布鲁克公司);RF一5301荧光分 光光度计(日本岛津公司);RE一2000旋转蒸发仪 (上海亚荣生化仪器厂);SZ一93自动双纯水蒸馏器 (上海亚荣生化仪器厂)。 1一萘甲酸、N一苯基乙二胺购自美国Sigma— Aldrich公司;实验中所涉及的金属离子均为高氯酸 盐,购自阿拉丁试剂(上海)有限公司;其余试剂购自 南京化学试剂股份有限公司。以上试剂均为分析纯。 实验用水为二次去离子水。Cu 识别实验中探针分 子和金属离子所用的溶剂如未作特别说明都是 (HEPES 0.0l mol/L,V(乙醇):V(水)=4:1,pH= 7.4)的混合溶液作为溶剂。 1.2探针分子的合成 . .日 lsIIa】uI o3u8∞aJ0nl在搅拌的条件下向溶有1一萘甲酸(0.86 g,5 mmo1)的100 mL二氯甲烷溶液中依次加入二环己基 碳二亚胺(1.2 g,6 mmo1)和N一苯基乙二胺(0.82 g, 6 mmo1),物料加完后继续搅拌反应8 h。反应结束 后,将固体不溶物过滤,滤液用100 mL水洗三次,无 水硫酸钠干燥过夜。蒸除溶剂,将所得固体过硅胶柱 (乙酸乙酯:二氯甲烷,1:4 v/V)后得淡黄色固体产 物1.08 g,71%。 H NMR(500MHz,CDCI3,ppm):8 8.52(S,1 H),8.21(S,1 H),7.96—7.91(m, 3H),7.63—7.60(m,3H),7.14—7.11(m,2H), 7.01—6.96(m,2H),4.21(S,1H),3.85(m, 2H),3.25(m,2H),2.91(S,2H),2.66(S,1H); EI—MS:m/z calcd for(M )304.16,found 304.11; Elemental anal calcd(%)for C20H20N2o:C 78.9,H 6.6,N 9.2,found:C 78.7,H 6.5,N 9.3。 1.3探针分子NPE对Cu“选择性识别实验 将探针分子NPE配制成浓度为lO ̄mol/L的溶 液,在此溶液中分别加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、 0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5倍摩尔量的Cu“ (1×10 mo]/L)。保持激发和发射狭缝宽度都为 5nm,以480nm为激发波长,测定加入不同浓度Cu 后探针分子的荧光发射光谱。 在浓度为10 ̄xmoL/L探针分子NPE的溶液中,分 别加入1.5倍摩尔量的金属离子(Ar 、Na 、Ba2 、 一2一 科技进展 ̄Advances in Science&Technology ̄ Mg 、Ca 、Cu¨Zn 、Mn 、Pbh、、Hg 、Cd 、Ni 、 c0 、Fe¨)浓度为1×10 mol/L的溶液。保持激发和 发射狭缝宽度都为5nm,以480nm为激发波长,测定加 人不同金属离子后探针分子的荧光发射光谱。 目结墨 过迨 本实验通过测定探针分子NPE对多种常见金属 离子(Al 、Na 、Ba¨、Mg¨、Ca“、Cu 、Zn 、 Mn 、Pb¨、Hg 、Cd 、Ni¨Co¨、、Fe )的荧光响 应来体现其对cun的选择性识别。 Wavelength/nm 图1 探针分子NPE加入不同 金属离子后的荧光光谱图 Fig 1 Fluorescence spectra of probe NPE in the presence of diferent metal ions 暑 蚕 呈 8 毛 重 呈 【工一 Wavelength/nm 图2 Cu 对探针分子NPE的荧光光谱滴定图 Fig 2 Fluorescence spectra changes of probe NPE upon addition of 0~1.5 equiv of Cu 如图1所示,在探针分子NPE的溶液中只有在 加入cu 后溶液的荧光发生淬灭,而其他金属离子 的加入,体系的荧光光谱变化非常小,所以探针分子 NPE对Cu 表现出很高的选择性识别。 (下转第11页) 赵楠等分散支撑液膜法处理含Tb(Ⅲ)和Dy(Ⅲ) 2017.Vo1.31,No.10 [J].J.Membr.Sci.,2007,300(1—2):147—155. [7] Kubota F,Goto M,Nakashio F.Extraction of earth metals with 2——ethylhexyl phosphonic acid mono——2—-ethylhexyl ester in the presence of diethy lenetriaminepentaacetic acid Sci.Techno1.,1982,17:1 183—1 192. ian M R,Burgard M,Dieleman C B,et al1.Rare— [12] Yaftearth metl——iaon separation using a supported liquid mem— brane mediated by a narrow irm phosphorylated calix(IV) in aqueous phase[J].Solvent Extr.Ion Exch.,1993,11 (3):437~453. rene[J].J.Membr.Scia.,1998,144(1—2):57~ 64. [8]Danesi P R.Separation of metal species by supported liq- uid membrane[J].Sep.Sci and Tech.,1984—1985,19 (11—12):857—894. [13] Pei Ling,Yaao Binghua,Zhang Chengjie.Trnsaport of Tm(HI)through Dispersion supported liquid membrane Containing PC一88A in Keosener as the Carrier[J].Sep. Purif.Techno1.,2009,65(2):220—227. Liang,Yao Binghua,Wang Liming.,et a1.Transpo ̄ [14] Pei0f T in Dispersion Supposed Liquid Membrane system [9]Danesi PR,HorwitzEP,VandegfiftG F.,et a1.Masstrans- fer rate through liquid membrane:interfacial chemical n 一 tions and difusion as simultaneous permeability controlling factors[J].Sep.Sci.Teehno1.,1981,16:202—214. [1O]He D S,Luo X J,Yang C M,et al1.Study of trnsaport and separation of Zn(II)by a combined supported liquid Membrane/strip dispersion containing D2EHPA in kero— with Carrier P507[J].Chin.J.Chem.,2010,28(5): 839~846. [15] Pei Liang,Yao Binghua,Wang Liming.,et a1.Tb(III) transport in dispersion supported liquid membrane system scne as the carrier[J].Desalination,2006,194:40— 51. with D2EHPA as carrier in kerosene『J].Chem.Res. Chin.Univ.,2011,27(1):132—139. [11]Danesi P R,Horwitz E P,Ricketr P G.Transported of Eu“through a bis(2一ethylhexy1)phosphoirc acid,n— [16] 刘又年,舒万艮,黄可龙.支撑液膜法提取稀土的动 力学[J].中南矿冶学院学报,1994,25(4):535— 539. dodecanol solid supported liquid membrane[J].Sep. (上接第2页) 图2为cu 对探针分子NPE的荧光滴定图。如 图2所示,以480 nm为激发波长时,探针分子NPE 2012,19(8):2 828~2 860. [3] 于刚,秦朋,陈丕茂,等.微波消解一石墨炉原子吸收 光谱法测定壳聚糖膜中铜离子含量[J].食品科学, 2015,36(2):201—203. 在542nm处有一个很强的荧光峰。但随着cu“的加 入,探针分子NPE在542 nm处的荧光强度逐渐减 弱,当cu 的加人量达到其一倍摩尔量后,探针分子 NPE的荧光光谱基本不再变化。这说明探针分子 NPE与cu¨可能是1:1配位结合。 [4] Wang B B,Wang Q,Cai Z X,et a1.Simuhaneous,rapid nd sensiative detection of three food—borne pathogenic bacteria using muhicolor quantum dot probes based on mul- tiplex lfuoroimmunoassay in food samples[J].LWT—Food Science and Technology,2015,61:368~376. [5] Becker J S,Zoriy M V,Pickhardt C,et a1.Imaging of copper,zinc,and other elements in thin section of human 设计合成了一种新型的荧光探针NPE。该探针在 (HEPES 0.01 mol/L,V(乙醇):V(水)=4:1,pH=7. 4)的混合溶液中对Cu 有着很好的识别作用。该研 究对cu 的识别检测具有一定的实际应用价值。 参考文献 brain samples(Hippocampus)by laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry[J].Analytical Chemis- 1 6] try,2005,77(10):3 208—3 216. 。 Martinez R,Sancenon F.Fluorogenic and Chromogenic Chemosensors and Reagents for Anions[J].Chem few 20o3,103(11):4 419—4 476. [1] 王夏芳.铜离子对环境危害现状及对策研究[J].国土 [7] Zhang X,Xiao Y,Qian X.A Ratiometric Fluorescent Probe Based on FRET for Imaging Hg Ions in Living 与自然资源研究,2015,37(1):55—57. ective divalent copper chelation for the [2] Cooper G J S.Sel.Cells[J].Angew.Chem.Int.Ed.2008,47(42): 8 O25 8 029. treatment of dibetaes mellitus[J].Curt Med Chem,