一種銅離子希夫堿探針化合物及其制備
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種銅離子希夫堿探針化合物以及它的制備方法，屬于熒光探針技術 領域。 技術背景
[0002] 銅是人體必需的微量元素，銅廣泛分布于生物組織中，大部分以有機復合物存 在，很多是金屬蛋白，以酶的形式起著功能作用，銅在機體內的生化功能主要是催化作用， 許多含銅金屬酶已在人體中被證實，這些酶對生命過程都是至關重要的，但是大劑量銅的 急性毒性反應包括：口腔有金屬味、上腹疼痛、嘔吐及嚴重腹瀉，攝入100 g或更多硫酸銅 可引起溶血性貧血、肝衰竭、腎衰竭、休克、昏迷或死亡；因此，檢測人體中銅離子的含量是 非常有意義的。
[0003] 隨著有色金屬工業的發展，重金屬的污染越來越嚴重，環境中的重金屬離子通過 各種途徑進入水體，經過水體的多個生物鏈的富集，最終由水體進入人體，并對人體健康造 成危害；因此，檢測水體或土壤中銅離子的含量是非常有意義的。
[0004] 目前對銅離子檢測常用的方法有分光光度法、原子吸收法、高效液相色譜法等； 這些方法較靈敏，但存在耗時長，對樣品的預處理比較復雜，樣品易損失使結果偏低等缺 點。
[0005] 熒光法是消除上述常用方法不足之處的可行性方法之一，近幾年報道用熒光法測 定銅離子的方法不少，這些方法不僅簡便，而且在高靈敏度、選擇性優越、檢出限也不斷降 低，但聚合物的水溶性較低，實驗制備過程也較繁瑣，實際應用會有一定的困難。
【發明內容】
[0006] 針對現有技術的不足，本發明提供一種銅離子希夫堿探針化合物，可以特異性識 別銅離子。
[0007] 本發明還提供所述銅離子希夫堿探針化合物的制備方法。
[0008] 本發明的技術方案如下： 一種銅離子希夫堿探針化合物，具有下式I的結構： Io
[0009] 本發明所述的銅離子希夫堿探針化合物是通過羅丹明酰肼和4-[二-(2-氯乙 基）_胺]-苯甲醛縮合制備的。
[0010] 一種具有式I的結構的銅離子希夫堿探針化合物的制備方法，步驟如下： a、 羅丹明酰肼的制備 將羅丹明B加入裝有無水乙醇的燒瓶中，室溫下劇烈攪拌。加入水合肼，滴加完畢后逐 漸升溫到75 °C -80 °C攪拌回流3-4小時；溶液顏色從深紫色變為棕色，最后變為幾乎澄 清，減壓抽干乙醇，然后加入稀鹽酸得紅色溶液，再慢慢加入NaOH溶液直到一定pH達到出 現大量粉色沉淀，抽濾，真空干燥得到羅丹明酰肼； 所述pH為9-10,無水乙醇和二水合肼的摩爾比為1:1. 4-2。 b、 4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛的合成 將N，N-二羥乙基苯胺緩慢地放入裝有POCl3的圓底燒瓶中，冰浴冷卻，加入之后；升溫 到110 °C，在氮氣保護下反應進行lh，然后加入萃取液1，再加入適量的水來提取水溶性雜 質；用萃取液1洗水相三次來萃取剩余的產物；將萃取液混合后用無水硫酸鎂干燥，然后真 空旋蒸，適當溫度下收集餾分，便得到所需產物N，N-二氯乙基苯胺；在干燥的三口瓶中加 入用分子篩除水的N，N二甲基甲酰胺（DMF)冷卻到0 °C，逐滴的加入POCl3，在0 °C下攪拌 1小時，再在室溫下反應1個小時；然后將制得的N，N-二氯乙基苯胺溶于DMF，分3次均量 加入上述溶液中，加料間隔3分鐘，緩慢升溫至70 °C把此混合物反應半小時，然后緩慢升 溫至9 5 °C，繼續反應9小時，冷卻至室溫，攪拌下慢慢的加入一定量的醋酸鈉，再攪拌1小 時，所得溶液用萃取液2萃取，先用飽和的NaHCO 3清洗，再水洗，直到洗至中性(一般要洗三 次左右）；有機層先使用MgSO4干燥，再高真空蒸餾，并在適當溫度下收集餾分，便得到所需 產物4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛； 所述N，N-二羥乙基苯胺和三氯氧磷的摩爾比為1:1. 7-2. 2,萃取液1為苯，所述 N，N-二氯乙基苯胺和三氯氧磷的摩爾比為1:15-20,加入的一定量10%的醋酸鈉20 g，萃取 液2為乙醚。
[0011] C、希夫堿探針化合物的制備 取步驟b制得的4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛溶于乙醇溶劑，加入羅丹明酰肼， 進行縮合，在80-89 °C下回流，2 - 3h，冷卻至室溫，抽濾，并用無水乙醇洗滌、干燥，得到希 夫堿探針化合物； 所述步驟C 4-[二- (2-氯乙基）-胺]-苯甲醛與羅丹明酰肼的摩爾比為1-1. 5 :1。
[0012] 本發明所述的銅離子希夫堿探針化合物合成路線如下：
[0013] 根據本發明，優選的，步驟a中所述pH為9-10,無水乙醇和二水合肼的摩爾比為 1:1. 4-2〇
[0014] 據據本發明，優選的，步驟a中所述水合肼采用分批加入的方式，即將水合肼均分 為4-5份，每次加入一份，加料間隔時間為2-3min。
[0015] 根據本發明，優選的，步驟b中所述N，N-二羥乙基苯胺和POCl3的摩爾比為 1:1. 7-2. 2〇
[0016] 根據本發明，優選的，步驟b中萃取液1為苯。
[0017] 根據本發明，優選的，步驟b所述N，N-二氯乙基苯胺和三氯氧磷的摩爾比為 1:15-20。
[0018] 根據本發明，優選的，步驟b所述加入的10%的醋酸鈉的量為20 g。
[0019] 根據本發明，優選的，步驟b所述真空蒸餾的溫度為147-150 °C，萃取液2為乙醚。
[0020] 根據本發明，優選的，步驟c 4-[二-(2-氯乙基）_胺]-苯甲醛與羅丹明酰肼的 摩爾比為1-1. 5 :1。
[0021] 本發明所述的銅離子希夫堿探針化合物可用于檢測人體、動植物、土壤或水體中 的銅含量；本發明所述的銅離子希夫堿探針化合物在緩沖溶液中對銅離子表現出特異性識 另Ij，加入Cu 2+的探針溶液在570 nm出現了較大的紫外吸收現象，加入Cu 2+的探針溶液裸眼 可觀察呈現出亮麗的紫紅色，詳細試驗將在實施例2中加以說明。
[0022] 本發明的優良效果如下： 1、 本發明的熒光離子探針化合物熒光性特別好，對銅離子靈敏性好，適合銅離子檢測。 其溶解性能好，測試樣品無需前處理或前處理非常簡單； 2、 本發明的熒光離子探針化合物碳氮雙鍵（C=N)上的氮原子及與之相鄰的具有孤對 電子的氧（〇)原子作為給體(供體）與銅離子）配位，對銅離子的選擇性好； 3、 本發明的熒光離子探針化合物為固體粉末，便于使用儲存，并且合成方法簡單、收率 高、成本低、具有良好的推廣前景； 4、 本發明的熒光離子探針化合物中C-N鍵的存在，其雜化軌道上的N原子具有孤對電 子，因此具有重要的化學與生物學意義。
【附圖說明】
[0023] 圖1為實施例1銅離子熒光探針與不同金屬離子相互作用后的紫外吸收光譜。
[0024] 圖2為實施例1銅離子熒光探針與不同金屬離子相互作用后的單光子熒光光譜。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明，但不限于此。
[0026] 實施案例1 銅離子希夫堿探針化合物，分子結構式如前述的式I ; 制備方法步驟如下： a、 羅丹明酰肼的制備：將I. 2 g (2. 5 mmol)羅丹明B加入裝有50 mL無水乙醇的燒 瓶中，室溫下劇烈攪拌；加入水合肼2.6 mL，滴加完畢后逐漸升溫到75 °C_80 °C攪拌回 流3-4小時；溶液顏色從深紫色變為棕色，最后變為幾乎澄清，減壓抽干乙醇，然后加入大 約50 mL稀鹽酸得紅色溶液，再慢慢加入NaOH溶液直到一定pH達到出現大量粉色沉淀，抽 濾，真空干燥得到羅丹明酰肼；純度約98-99%，產率75% ;所得化合物核磁共振氫譜數據： 1HNMR: (CDCl3, 400 MHz，TMS) δ (ppm) :7.95 (t，歲4.2 Hz, 1H); 7.47 (t，歲3. 8 Hz, 2 H);7. 12(t, J=A Hz 1H) ; 6. 46(m,6 H) ; 3. 63(s,3 H) ; 3. 36(m,8 H)1.56(s, 3 H); I. 18 (t, J=-I Hz, 12 H)； b、 4-[二-(2-氯乙基）-胺]-苯甲醛的合成：將10. 4g (0. 06mol) N，N-二羥乙基苯 胺緩慢地放入裝有11.2 mL (0.12 mol) POCl3的圓底燒瓶中，冰浴冷卻，加入之后；升溫到 110 °C，在氮氣保護下反應進行I h，然后加入60 mL萃取液苯，再加入適量的水來提取水溶 性雜質；用萃取液洗水相三次來萃取剩余的產物；將萃取液混合后用無水硫酸鎂干燥，然 后真空旋蒸，適當溫度下收集餾分，便得到所需產物N，N-二氯乙基苯胺；在干燥的100 mL 三口瓶中加入16 mL用分子篩除水的N，N二甲基甲酰胺DMF冷卻到0°C，逐滴的加入18mL (0. 19mol) POCl3 (大約I. 5h滴加完畢)，在0 °C下攪拌1小時，再在室溫下反應1個小時； 然后將制得的2. 57 g (0. 0