一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球及其制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球及其制備方法，特別涉及固 載羅丹明B熒光分子的聚苯乙烯微球，用于細胞生物學、臨床醫學、環境科學、工農業生產、 污水處理的pH值檢測和分析。
【背景技術】
[0002] 在細胞生物學中，局部細胞區域特定的pH值，可以是一個重要細胞活動的標志。 這些信息在特定疾病的診斷是有用的。例如，結腸直腸癌，乳腺癌，囊性纖維化，和神經變性 疾病都被證實與異常的PH值有關。在水溶液中，pH值也是一個重要的物理化學參數，環境 監測涉及的河流、湖泊或海洋及工業廢水的檢測都與pH值有關。測定pH值一般用玻璃電 極，但由于存在電化學干擾、可能的機械損傷、較難微型化等缺陷使其應用受到限制。目前， 文獻中已報道了許多基于熒光的PH傳感器，然而，這些pH熒光傳感器大多數不能重復使 用。因此，開發新型的能重復使用的PH熒光傳感器具有重要的實際應用意義。
[0003] 具有螺環結構的羅丹明B衍生物在不同pH值條件下表現出熒光"開-關"效應。 與其他的熒光染料相比，羅丹明B衍生物光穩定性好，具有較高的熒光量子產率和較寬的 波長范圍等熒光特性，很適合作為PH熒光傳感器。
[0004] 在熒光聚合物的研宄中，一個突出的難點就是熒光物質的固定。文獻中報道的大 多是采用包埋法，利用高分子材料聚合后形成的致密網狀結構阻止熒光物質的流失。但在 實際應用中，熒光物質分子較小，穩定性差。如果將游離的熒光分子通過共價鍵固載到聚苯 乙烯微球上，開發對PH值有熒光響應的聚苯乙烯微球，不僅簡單易行，而且可以改進實用 性能，如可以循環重復使用，固液分離，不受雜質的干擾。因此，開發對PH值有熒光響應的 聚苯乙烯微球具有重要意義。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的之一是提供一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球，具有如下所 示的化學結構：
[0006] 通式（I)
[0007] 通式（I)中?一"代表聚苯乙烯微球；Rp R2、R3、R4分別為H或C C 4的烷烴; X = 0 ~3〇
[0008] 本發明的目的之二是提供一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法， 該方法是以氯乙酰化聚苯乙烯微球為載體，將羅丹明B螺內酰胺固載到聚苯乙烯微球上， 形成一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球。
[0009] 為實現本發明的目的采用的技術方案是：
[0010] 1、羅丹明B螺內酰胺的制備
[0011] 將1~5g羅丹明B溶入IOOmL醇溶液中，滴加5~IOmL氨基化合物，回流反應 1~2小時，冷卻至室溫，減壓蒸除醇；再加入IOOmL有機溶劑1和200mL水，收集有機層， 用水洗滌1~2次，有機相用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除有機溶劑得到羅丹明B螺內酰胺。
[0012] 本步驟所述的有機溶劑1為氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚或環已酮。
[0013] 反應所用的醇為乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇或正己醇。
[0014] 反應方程式如下：
[0015]
[0016] 式中R0HR4分別為H或C廣C4的烷烴；X = 0~3。
[0017] 2、固載羅丹明B熒光分子的聚苯乙烯微球的制備
[0018] 稱取含氯百分數為23%~47%的氯乙酰化聚苯乙烯微球0. 1~0. 2g溶脹在20~ 30mL有劑溶劑2中，攪拌升溫，加入羅丹明B衍生物1~5g，反應后濾出固體，水洗數次，烘 干，制得側鏈接枝羅丹明B熒光分子的聚苯乙烯微球。
[0019] 該聚苯乙烯微球可在pH值1~14范圍內的乙醇/水溶液中呈現不同的熒光，是 一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球。
[0020] 本步驟所述的有機溶劑2為四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚 或環二甲基亞砜。
[0021] 反應方程式如下：
[0023] 本發明所述的一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球是一種固相熒光傳感器， 可循環重復使用，便于攜帶。
[0024] 本發明所述的對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球，具有靈敏的pH響應功能，可對 細胞生物學、臨床醫學、環境科學、工農業生產、污水處理的PH值進行檢測和分析。
【具體實施方式】
[0025] 以下具體實施例用來進一步說明本發明。
[0026] 實施例1
[0027] 1、羅丹明B乙二胺的制備
[0028] 將Ig羅丹明B溶入IOOmL乙醇溶液中，滴加 IOmL乙二胺，回流2小時，冷卻至室 溫，減壓蒸除醇；再加入IOOmL二氯甲烷和200mL水，收集有機層，用水洗滌1~2次，有機相 用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除二氯甲烷得羅丹明B乙二胺，產率80%，熔點為213~215°C。
[0029] 結構分析如下：
[0030] 屮匪1?(〇0(：13,40010^)3:7.82(七，1!1，六1^)，7.36(9,2!1，六1^)，7.01(9，1!1， ArH)，6. 36(s，1H，ArH)，6. 34(s，1H，ArH)，6· 30，（d，2H，ArH)，6. 19(dd，2H，ArH)，3. 25(q， 8H，-NCH2-)，3. 10 (t，2H，-NCH2-)，2. 32 (t，2H，NH2CH2-)，1. 08 (t，12H，-CH3)。
[0031] ESI-MS m/z ： [M+H] + = 485. 29
[0032] 2、羅丹明B乙二胺固載氯乙酰化聚苯乙烯微球的制備
[0033] 稱取含氯百分數為23%~47 %的氯乙酰化聚苯乙烯微球0. 2g溶脹在30mL四氯 化碳中，攪拌升溫，加入羅丹明B乙二胺4g，反應后濾出固體，水洗數次，烘干，制得側鏈接 枝羅丹明B乙二胺的聚苯乙烯微球。
[0034] 實施例2
[0035] 1、羅丹明B二亞乙基三胺的制備
[0036] 將Ig羅丹明B溶入IOOmL乙醇溶液中，滴加 IOmL二亞基三胺，回流2小時，冷卻至 室溫，減壓蒸除醇；再加入IOOmL二氯甲烷和200mL水，收集有機層，用水洗滌1~2次，有 機相用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除二氯甲烷得羅丹明B二亞基三胺，稱重0. 8g，產率60%， 熔點為95~97°C。
[0037] 結構分析如下：
[0038] 屮匪1?(〇0(：13,4001〇^)3:7.83-7.81(111，1!1，八1^)，7.38-7.35 (111，2!1，六1·!!)， 7. 02-7. 00 (m，1H，ArH)，6. 36-6. 30 (m，4H，ArH)，6. 21-6. 19 (m，2H，ArH)，3. 29-3. 18 (m， 10H，-NCH2-)，2· 53 (t，2H，-NHCH2-)，2· 37-2. 30 (m，4H，-NCH2-)，I. 14-1. 10 (t，12H，-CH3)
[0039] ESI-MS m/z ： [M+H] + = 528. 33
[0040] 2、羅丹明B二亞乙基三胺固載氯乙酰化聚苯乙烯微球的制備
[0041] 稱取含氯百分數為23%~47%的氯乙酰化聚苯乙烯微球0. 2g溶脹在30mL四氯 化碳中，攪拌升溫，加入羅丹明B二亞基三胺5g，反應后濾出固體，水洗數次，烘干，制得側 鏈接枝羅丹明B二亞基三胺的聚苯乙烯微球。
【主權項】
1. 一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球，具有如下所示的化學結構：通式（I) 通式⑴中代表聚苯乙烯微球；&、馬、1?3、1? 4分別為!1或(：1~(：4的烷烴；乂 = 0~3〇2. 如權利要求1中一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法，其特征在于包 括以下步驟： (1) 將1~5g羅丹明B溶入lOOmL醇溶液中，滴加5~10mL氨基化合物，回流反應1~ 2小時，冷卻至室溫，減壓蒸除醇；再加入100mL有機溶劑1和200mL水，收集有機層，用水 洗滌1~2次，有機相用無水硫酸鈉干燥，減壓蒸除有機溶劑得羅丹明B螺內酰胺。 (2) 稱取含氯百分數為23 %~47 %的氯乙酰化聚苯乙烯微球0. 1~0. 2g溶脹在20~ 30mL有劑溶劑2中，攪拌升溫，加入羅丹明B螺內酰胺1~5g，反應后濾出固體，水洗數次， 烘干，制得側鏈接枝羅丹明B熒光分子的聚苯乙烯微球。3. 根據權利要求2中所述的一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法，其特 征在于所述的醇為乙醇、丙醇、正丁醇、正戊醇或正已醇。4. 根據權利要求2中所述的一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法，其特 征在于所述的氨基化合物為亞乙基多元胺（如通式（I)中所示，X= 0~3)。5. 根據權利要求2中所述的一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法，其特 征在于所述的氯乙酰化聚苯乙烯微球溶脹有劑溶劑2中后，攪拌升溫的溫度為50~60°C。6. 根據權利要求2中所述的一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法，其特 征在于所述的加入羅丹明B螺內酰胺后的反應時間為12~24小時。7. 根據權利要求2中所述的一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法，其特 征在于所述的有機溶劑1為氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚或環已酮。8. 根據權利要求2中所述的一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球的制備方法，其特 征在于所述的有機溶劑2為四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、苯、甲苯、乙酸乙酯、乙醚或環二甲 基亞砜。
【專利摘要】本發明涉及一種對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球及其制備方法。本方法包括：量取氨基化合物逐滴加入羅丹明B的醇溶液中，回流反應后冷卻至室溫、除去醇溶液后再加入有機溶劑1和水，有機層經洗滌、干燥得羅丹明B螺內酰胺；稱取氯乙酰化聚苯乙烯微球溶脹在有機溶劑2中，加入羅丹明B螺內酰胺，反應后濾出固體，水洗、烘干制得對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球。本方法制備的對pH值有熒光響應的聚苯乙烯微球，可應用于細胞生物學、臨床醫學、環境科學、工農業生產、污水處理中對pH值進行檢測和分析。
【IPC分類】C08F12/08, C08F8/32
【公開號】CN104910301
【申請號】CN201510403914
【發明人】李方實, 宗玲輝, 李壹, 劉媛媛
【申請人】南京工業大學
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年7月7日