一種Cu2+離子熒光探針的合成及性能研究

□黃天姿 湯 薇 薛文勝 顏金雷 李同祥

熒光探針在檢測金屬離子方面有著其他檢測手段不具有的優點，例如可見、快捷、高選擇性等，所以設計、合成熒光探針有著十分重要的意義。二價銅離子(Cu2+)是人體所必需的元素之一，其在人體中的含量在過渡金屬離子中位列第三，在許多生命過程中有著十分重要的作用。銅離子的平衡是組織器官正常活動和新陳代謝的關鍵。在檢測Cu2+的技術中，熒光分析技術由于具有靈敏度高、選擇性專一、響應速度快等特點而成為檢測Cu2+的標準方法。Cu2+具有順磁性質，所以Cu2+可以是熒光淬滅。另外一方面過量的Cu2+是環境中的常見污染物，所以設計、合成新型的檢測銅離子的熒光探針不僅對生命科學而且對環境科學有著重要的意義。1，8-二氨基萘的結構中兩個氨基距離較近，且氨基易于與其它有機化合物反應。據此，我們設計并合成了一種以1，8-二氨基萘為結構基礎的希夫堿類化合物，1，8-二氨基萘本身含有兩個距離較近的氨基，很容易與金屬配位，但是這會大大減少該化合物的選擇性配位，如果氨基與鄰位帶有羥基的醛發生反應形成希夫堿，則會大大增加該化合物的選擇性，我們設計了一種新型的希夫堿NS，并在實驗室合成了NS，其合成路線如圖1所示。

圖1 NS的合成路線

在實驗室條件下對NS利用熒光光譜法、紫外可見分光光度法對其識別性能、抗干擾性、熒光滴定做了研究。研究結果表明，該化合物對Cu2+具有較好的選擇性識別能力，當Cu2+在3×10-5～10×10-5mol/L的濃度范圍內體系的熒光強度△F與Cu2+的濃度呈現良好的線性關系，線性擬合系數為0．96683，回歸方程△F=5．13369x+36．21464。

一、實驗部分

(一)主要儀器與試劑。利用Hitachi紫外-可見光譜儀(U-3000)、Hitachi熒光光譜儀(F-2700)測定了三種濃度為1×10-5mol/L化合物的紫外吸收光譜，熒光吸收光譜．紅外光譜儀(FT-IR-Alfa spectrometer)溴化鉀壓片測定化合物的紅外光譜。新化合物的氫譜碳譜經核磁共振(Bruker DPX 400MHz)測量，以CDCl3為溶劑，化學位移以TMS為內標。

鄰氯苯甲酸、鄰苯二胺、水楊醛、Cu粉、N，N-二甲基甲酰胺、冰醋酸、無水碳酸鉀、多聚磷酸(PPA)、無水乙醇均購自國藥集團上海化學試劑公司，為分析純試劑，除N，N-二甲基甲酰胺使用前干燥外其他試劑沒有經過純化處理。

(二)合成步驟。1-氨基-8-鄰羥基苯甲亞胺萘的合成:向50mL的圓底燒瓶中加入30mL的乙醇和159mg的1，8-二氨基萘(10mmol)后攪拌至全溶為止，然后向混合液中加入0．1mL(10mmol)的水楊醛和2滴醋酸后在攪拌條件下回流反應，TLC跟蹤反應，待反應完全后(大約2h)停止反應，靜置，待反應液冷卻至室溫后，過濾，所得濾餅在真空中干燥，干燥好后的固體用乙醇重結晶得1-氨基-8-鄰羥基苯甲亞胺萘，產率:184mg(70%);m．p．:184～186℃。IR(KBr):3343cm-1，3250cm-1，3052cm-1，1642cm-1;1H NMR:δ5．46(s，2H)，6．57～6．59(m，4H)，6．87～6．90(t．2H)，6．98～7．0(d，2H)，7．177．19(d，2H)，7．35(s，1H)，8．55(s，1H)．

(三)熒光光譜測量。

1．溶液的配置。準確稱取0．0393g(1．5mmol)的NS于10mL的小燒杯中，用少許無水乙醇溶解，待其冷卻至室溫，轉移100mL的容量瓶中，用無水乙醇為溶劑洗滌3次，轉移到容量瓶中，再用無水乙醇溶劑定容至100mL，按照相同的方法用去離子水作為溶劑依次配得Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Zn2+，Cu2+，Co2+，Mn2+，Pb2+，Hg2+，Ni2+，Fe3+，Al3+，Cr3+配體離子的氯酸鹽溶液。

2．化合物AS與配體離子的熒光光譜測定。分別準確量取2μL的NS配體、金屬離子溶液與比色皿中，然后依次用無水乙醇、乙腈、DMF為溶劑，在激發波長λ分別為228(乙醇作溶劑)，232(乙腈作溶劑)，220(DMF作溶劑)，狹縫寬度d=5μm的條件下測定配體離子與化合物NS作用后的熒光光譜。

二、結果與討論

(一)化合物AS的選擇性實驗。化合物NS(1×10-5mol/L，溶劑分別為無水乙醇、乙腈、DMF)在與Na+，K+，Ca2+，Mg2+，Zn2+，Cu2+，Co2+，Mn2+，Pb2+，Hg2+，Ni2+，Fe3+，Al3+，Cr3+等離子的氯酸鹽等濃度混合后，熒光發射光譜如圖2所示，從圖2可以看出，當以乙腈為溶液時除了Cu2+有明顯的熒光增強外，其他金屬離子對NS的熒光強度幾乎沒有影響，說明化合物NS對Cu2+具有很好的選擇性識別能力。

圖2 化合物NS與陽離子的熒光發射光譜圖

(二)熒光滴定實驗。利用熒光滴定進一步研究了NS與Cu3+的配合情況，結果見圖3和圖4。從圖3和圖4中可以看出，隨著Cu2+的加入熒光逐漸增強，當Cu2+加入到NS的1倍時，熒光強度達到最小。通過線性擬合得到化合物AS與Cr3+的配合比為1:1，在3×10-5～10×10-5mol/L的濃度范圍內體系的熒光強度△F與Cu2+的濃度呈現良好的線性關系，線性擬合系數為0．96683，回歸方程△F=5．13369x+36．21464。

圖3 化合物NS與Cu3+的熒光滴定圖

圖4 化合物NS與銅離子不同比例混合后的熒光強度

三、結語

本文以1，8-二氨基萘、鄰水楊醛為原料合成了一種離子熒光探針NS，該化合物對Cu2+具有高度的選擇性識別作用，主配體之間形成1:1型配合物，該化合物可用于環境檢測和生命體內監測Cu2+。

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