[发明专利]一种荧光探针及其在检测二价铁中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类用于检测二价铁离子的荧光探针，具体的说，是一类在二价铁离子存在下荧光发生增强，并且其荧光强度正比于二价铁离子含量的荧光探针。 

背景技术：

铁是自然界普遍存在的元素，几乎所有矿石中都可检测到铁元素的存在。在衡量矿石的品质时，铁含量也就成为一个重要指标。传统上，铁含量的测定在溶液中采用基于邻菲罗啉的分光光度法。其采用原理是，利用还原剂将三价铁还原为二价铁(Fe²⁺)，二价铁在PH3～9之间与邻菲罗啉形成稳定的橙红色络合物，其在510nm处摩尔吸光系数为1.1×10⁴。测定样品溶液的吸光度，根据标准工作曲线即可求算二价铁的含量。该方法的不足之处包括：(1)选择性较差，许多自然界中存在的物质，如亚硝酸盐、焦磷酸盐、偏聚磷酸盐以及多种重金属离子都会影响测定结果；(2)灵敏度较低，一般只能检出浓度在10^-6mol／L以上的铁。因此，目前急需开发一种铁含量的测定方法，使其用于二价铁离子含量的测定，同时具有高的灵敏度和选择性。 

发明内容：

本发明就是针对上述问题，提供了一种可用于选择性检测溶液中二价铁的荧光探针，此探针可以选择性地与Fe²⁺作用，作用后荧光增强且荧光强度正比于二价铁的浓度，其检测限可达7.5×10^-8mol／L。 

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案：采用BODIPY染料作为荧光母体，在BODIPY母体上引入四甲基哌啶氧结构作为与Fe²⁺反应的活性中心，以实现选择性地检测Fe²⁺；并同时利用四甲基哌啶氧与二价铁作用前后电子性质的变化及其对整个化合物荧光性质的影响调变探针分子的荧光性质。具体的说， 就是由于四甲基哌啶氧结构中单电子的存在，当探针被激发时，会发生从四甲基哌啶氧向BODIPY染料母体的电子转移，从而猝灭BODIPY染料的荧光；当体系中有二价铁存在时，其会与探针反应，破坏哌啶氧的单电子结构，从而抑制激发态光诱导电子转移过程而使荧光恢复。 

所述的荧光探针的通式为： 

其中，R₁、R₂为H、C₁～C₂₀的烷基、C₅～C₂₀的环烷基、芳基、磺酸基、羧基、羟基、卤素、氨基、胺基、烷氧基或氰基；R₁、R₂相同或不同。 

R₁、R₂为芳基或C₅～C₂₀的环烷基时，与各自相连的吡咯环以单键的方式连接或以并环的方式连接 

将通式I应用于Fe²⁺测定时，其是与Fe²⁺作用后，生成具有通式II结构的化合物，从而导致荧光的改变，且荧光强度正比于Fe²⁺的浓度。 

通式I可对Fe²⁺进行定性、定量的检测。 

将浓度呈梯度变化的Fe²⁺水溶液分别加入通式I的水溶液中，分别测定加入后各体系的荧光强度，然后以Fe²⁺溶液的浓度和加入探针后体系的荧光强度为横坐标、纵坐标作图，根据荧光强度，即可从图中读出待测溶液中Fe²⁺的含量。 

用通式I测定矿石中Fe²⁺的含量，其荧光强度随矿石溶解液中Fe²⁺的浓度而改变，能够对矿石溶解液中的Fe²⁺的进行定性和定量测定。 

用通式I测定矿石中总铁的含量，包括如下两道工序：(1)用还原剂将矿石溶解液中的三价铁还原为二价铁；(2)用通式I测定还原后的矿石溶解液中的二价铁含量。所用三价铁还原剂可以为抗坏血酸，硫代乙醇酸，盐酸羟胺，氢醌，亚硫酸氢盐，亚硫酸盐，硫酸肼，焦亚硫酸盐等中的一种或几种。 

本发明的有益效果： 

这类化合物用作二价铁荧光探针，用于测定样品中二价铁的含量时，相比于传统的基于邻菲罗啉的分光光度法，具有选择性好、灵敏度高的优点。既可有效避免待测样品中其他物质的干扰，又可更灵敏的检测到铁的存在及其含量。 

附图 

附图1：本发明所述探针的合成路线示意图