[发明专利]含芘双咪唑型荧光探针及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种在十二烷基硫酸钠水溶液中测定重金属离子的荧光探针。

背景技术

日益严重的环境污染问题，尤其是重金属离子的毒性作用对人类健康和环境质量存在着严重的威胁。稀土也属于重金属离子，是宝贵的不可再生资源，有重要的科研和经济利用价值，由于其在农业肥料、催化剂、医学诊断等方面的应用日益增加，使得原本在地壳中处于稳定态的稀土变成易进入环境的可溶性稀土。镧系元素中的14种元素均属于稀土元素，而我国是稀土储量最多的国家，长期大量出口的同时被不法分子走私出境，而引起了国家的高度重视。因此，发展一种灵敏的检测方法来检测和识别重金属离子具有重要的意义。

目前，用于检测金属离子的方法中，常见的方法包括：电感耦合等离子/原子发射光谱（ICP/AES)、电感耦合等离子质谱光谱法（ICPMS）、原子吸收光谱法（AAS）和多种湿化学方法（如滴定分析法、重量分析法和比色测定法等）。这些方法的灵敏度和识别准确率相对较高，但是需要消耗大量的时间和财力，尤其是需要测定大量样品时不能进行原位测定。而荧光化学传感器由于其具有灵敏度高、无需参考体系、能够成像和输出信号丰富（比如：荧光强度、最大发射波长、光谱形貌、荧光寿命和荧光各向异性等）等优点，采用荧光化学传感器对金属离子进行检测，可以很好地解决上述问题。Patrizia Grandini小组将荧光物种（8-苯胺基-1-萘磺酸,ANS）和表面活性剂（CTABr）在水溶液中简单混合形成的荧光化学传感器实现对Cu(II)的高灵敏传感。Yan Zhao等人采用罗丹明衍生物的荧光化学传感器实现了在水相和活的细胞中对Cu(II)的检测。而这些传感器只能对单一金属离子进行检测，不能实现对多种金属离子同时进行检测。在检测技术领域当前需迫切解决的一个技术问题在于提供一种对十二烷基硫酸钠水溶液中对多种金属离子进行检测和区分的方法。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题在于克服上述技术的缺点，提供一种灵敏度高、选择性好、测试范围广的含芘双咪唑型荧光探针。

本发明所要解决的另一个技术问题在于提供一种合成方法简单的含芘双咪唑型荧光探针的合成方法。

本发明所要解决的还有一个技术问题在于为含芘双咪唑型荧光探针提供一种新用途。

解决上述技术问题所采用的技术方案是结构式如下的化合物：

式Ⅰ

式Ⅰ中的n为2或3或4或6。

上式化合物的合成方法步骤如下：

1、合成1-芘甲基氯

在流速为0.6～0.8mL/s的氮气条件下，向盛有二氯甲烷的双颈烧瓶中加入1-芘甲基醇，再加入吡啶，冰浴条件下，取二氯亚砜将其滴入双颈烧瓶中，室温反应12小时，1-芘甲基醇与吡啶、二氯亚砜的摩尔比为1∶1.5∶6.5，停止反应后，将反应液倒入冰中，搅拌至冰融化，用分液漏斗分离有机相，用二次蒸馏水将有机相连续洗涤数次3～5次，收集有机相，并用无水硫酸钠干燥过夜，去除溶剂，得到1-芘甲基氯，用式Ⅱ表示的化合物。其反应方程式如下：

式Ⅱ

2、合成双咪唑烷烃

向盛有二甲亚砜的双颈烧瓶中，加入咪唑和氢氧化钠，65℃反应1小时，取二溴烷烃滴入双颈烧瓶中，继续反应3小时，咪唑与二溴烷烃、氢氧化钠的摩尔比为2∶2∶1，将反应液冷却至室温后倾入到冰水中，抽滤，用二次蒸馏水重结晶两次，得双咪唑烷烃用式Ⅲ表示的化合物，其反应方程式如下：

式Ⅲ

上述的二溴烷烃为1,2-二溴乙烷、1,3-二溴丙烷、1,4-二溴丁烷、1,6-二溴己烷中的任意一种。

3、合成含芘双咪唑型荧光探针

在流速为0.6～0.8mL/s的氩气条件下，向盛有甲苯的三颈烧瓶中加入双咪唑烷烃，取0.064mol/L的1-芘甲基氯甲苯溶液滴入三颈烧瓶中，回流24小时，1,4-双咪唑丁烷与1-芘甲基氯的摩尔比为1∶1～5，产物先用乙醚洗涤3～5次，再用丙酮洗涤3～5次，用甲醇重结晶，得到含芘双咪唑型荧光探针，其反应方程式如下：

式Ⅰ

在本发明的合成含芘双咪唑型荧光探针步骤3中，在流速为0.6～0.8mL/s的氩气条件下，向盛有甲苯的三颈烧瓶中加入1,4-双咪唑丁烷，取0.064mol/L的1-芘甲基氯甲苯溶液滴入三颈烧瓶中，回流24小时，1,4-双咪唑丁烷与1-芘甲基氯的最佳摩尔比为1∶3，产物先用乙醚洗涤3～5次，再用丙酮洗涤3～5次，用甲醇重结晶，得到含芘双咪唑型荧光探针。