一種基于共價鍵結合固定離子型銥配合物的方法

一種基于共價鍵結合固定離子型銥配合物的方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于共價鍵結合固定離子型銥配合物的方法，屬于電致化學發光檢測領域。首先采用有機合成的方法制備帶有羧基的離子型銥配合物六氟磷酸二(6-甲基-2,4-(4′-甲氧基)-二苯基喹啉)(4，4′-二羧基-2,2′-聯吡啶)合銥((dpq-OCH3)2Ir(dcbpy)+PF6-)，分別加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺(EDC)和N-羥基丁二酰亞胺(NHS)活化羧基，然后加入巰基乙胺與之攪拌反應。其次采用電沉積法在玻碳電極表面制備納米金，將制備好的電極插入到以上的溶液體系，二者進行化學反應形成Au-S共價鍵，將離子型銥配合物負載到電極上。使用此法制備的電致化學發光固相電極對共反應物二丁基乙醇胺(DBAE)有很好的響應。
【專利說明】一種基于共價鍵結合固定離子型銥配合物的方法
【技術領域】
[0001]本發明基于共價鍵的作用力使離子型銥配合物固載到電極上制得固相電致化學發光電極，屬于電致化學發光檢測領域。該類傳感器對無機銨鹽和有機胺類物質都有很好的響應，在檢測爆炸物以及毒品中氨或胺類物質中有廣泛的應用。
【背景技術】
[0002]電致化學發光(Electrochemiluminescence or ECL)是反應物在電極表面經過高能的電子轉移反應產生激發態物質從而發光。電致化學發光是化學發光和電化學結合的產物，因此，電致化學發光發揚了電化學的優勢，并利用發光來彌補電化學的缺陷，具有裝置簡單、重現性好、可進行原位(in situ)檢測以及高靈敏度和高選擇性等特點。自上世紀60年代，經過50年的發展，電致化學發光憑借上述優點，已經成為了廣泛應用于免疫分析、水質測試、食品分析等領域的強有力的分析手段，成功用于毒品、氨基酸、蛋白質、葡萄糖、DNA的檢測。
[0003]目前，在研究的各種發光試劑中，以金屬配合物Ru(bpy)32+的研究和應用最為廣泛，其優點包括:水溶性好、可溶于有機溶劑、發光效率高、可進行可逆單電子轉移反應、可重復激發、檢測靈敏度高、線性范圍寬、容易修飾到電極表面等優點[1]。基于聯吡啶釕在電極表面的反應是可逆的[2]，為此人們提出利用電極修飾方法，將Ru(bpy)32+固定在電極上，減少試劑的消耗，制成可重復使用的電致化學發光傳感器。如Bard等人報道了用Langmuir-Blodgett技術固定在固體電極表面單分子層聯卩比唳釕衍生物的ECL[卜4],但用Langmuir-Blodgett技術形成的單分子層僅僅是物理吸附于電極表面,被固定的ECL膜有時候會很不穩定，很容易被有機溶劑所破壞，使得利用Langmuir-Blodgett固定技術所獲得的固相膜的使用壽命受到一定的限制。G.M.Greenway還報道了基于酰胺共價鍵的形成，將Ru (bpy) 2 (dcbpy)2+固定在電極上,但是制備的這種傳感器,對被測物的響應,靈敏度不高，因此在檢測物質上有一定的局限性[5]。因此需要尋找新的發光試劑以及固定化方法來發展更穩定而靈敏的電致化學發光傳感器。
[0004]銥配合物自從2001年開始用于電致化學發光研究以來，因為其具有的優異光電性質，廣泛應用于OLED的研究中，某些還被嘗試用于取代Ru (bpy) 32+用于含氨基目標分子的分析檢測中，表現出比Ru (bpy) 32+體系更高的靈敏度[6?7]。總結這十幾年來用作ECL發光試劑的銥配合物，主要分為以下兩種:中性銥配合物和離子型銥配合物。如陳國南提出用酸化的cnt / naf ion復合膜固定銥配合物-((pq)2Ir (acac)),制備電致化學發光傳感器。由于其金屬銥配合物裸露在電極表面容易被污染，因此重現性差和使用壽命短M。離子型銥配合物表現出很強的電致化學發光信號，近來引起研究者的注意。如Li小組合成了新型離子型銥配合物[(ppy) 2Ir (dcbpy) ] +PF6_，將其制成了超靈敏ECL生物傳感器，應用于DNA分子的檢測，靈敏度比Ru (bpy) 32+提高了 200多倍[9]。
[0005]本發明采用一種新合成的離子型銥配合物(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)+PF6_作為發光物質，這一系列離子型銥配合物均不溶于水，可以和一些共反應物作用，產生較強的發光。通過共價鍵的作用カ將離子型銥配合物負載到電極上，制得電致化學發光電扱。由于共價鍵作用力強，比較穩定，因而本發明可以很好地解決已有技術中發光物質脫落，重現性差，使用壽命有限等關鍵問題。
[0006]本發明中利用循環伏安法電沉積，固定納米金到玻碳電極上，制得用于負載離子型銥配合物的電極。然后將此電極浸在制得含有離子型銥配合物的溶液體系，由于巰基鍵與納米金有較強的共價結合力，因此離子型銥配合物可以穩定地固定在電極上，即得電致化學發光傳感器。
[0007]N-ニ丁基こ醇胺(2-(Dibutylamino) ethanol, DBAE)是ー種發光試劑,廣泛用于各種金屬配合物的性能研究。在一些經典的電致發光實驗中，TPA常被用作發光物質。相比于TPA，DBAE具有更高的發光效率，且毒性、腐蝕性很小，有望取代TPA成為廣泛的標準共反應物_。本發明中制得的傳感器對DBAE有很好的響應，為測定相似或者其他類型有機胺的電致化學發光提供了參考模型，有望在多種領域得到應用。

【發明內容】

[0008]本發明g在提供ー種固定離子型銥配合物的穩定方法，用新合成的離子型銥配合物與巰基こ胺反應制得連有巰基鍵的銥配合物，再與固定有納米金的玻碳電極反應，制得ー種固相電致化學發光電扱。該固相電極的特點是具有良好的穩定性、靈敏度高、重現性好、使用壽命較長而且消耗的發光試劑量少。為了得到具有以上優異性能的負載有離子型銥配合物的固相電極，本發明的構思和技術方案如下:
[0009]本發明中固定銥配合物的制備方法采用了共價鍵鍵合作用法，影響固載離子型銥配合物固相電極的效果有以下因素:1.電沉積到玻碳電極上納米金的量；2.溶液體系中巰基こ胺和離子型銥配合物的比例。通過優化以上條件，可以制備效果比較好的固相電致化學發光電極。
[0010]本發明首先取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC1-10%，NHS1-5%。待溶解后加入離子型銥配合物，如:(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy) +PF6_ (結構式見附圖1)(用量為0.1-2% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2 Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.001-0.2%的巰基こ胺，攪拌進行充分反應得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取一根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后采用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有l-3mol / L.Na2SO4和0.5-5mmol / L HAuCl4的溶液中，采用循環伏安法制備負載納米金顆粒的玻碳電極(見附圖2)。掃描電位范圍為-0.2?1.0V，掃速范圍為10?150mV /S。最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應，形成Au-S共價鍵，即得負載有離子型銥配合物的電致化學發光電極(制備流程見附圖3)。
[0011]本發明的電致化學發光電極，由于是利用Au-S共價鍵鍵合作用將離子型銥配合物固定到電極上，因此能夠穩定存在，具有很好的重現性，而且對共反應物DBAE有很好的響應(見附圖6)，有望得到廣泛的應用。
【專利附圖】

【附圖說明】[0012]圖1離子型銥配合物(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)+PFf結構式。
[0013]圖2電沉積制備納米金的循環伏安圖。
[0014]圖3制備負載離子型銥配合物電致化學發光電極的流程圖。
[0015]圖4電極表面超景深三維顯微鏡圖片:a.裸玻碳電極表面(深灰色)；b.電沉積鍍納米金后電極表面(金黃色)；c.負載有離子型銥配合物后電極表面。
[0016]圖5電致化學發光電極在測定體系中pH值與電致化學發光強度的關系。
[0017]圖6固載離子型銥配合物的電致化學發光電極對共反應物DBAE的響應，其中a?f 分別代表 DBAE 的濃度為:0mol / L, 1.0 X l(T8mol / L, 1.0 X l(T7mol / L, 1.0 X 10_6mol /L，1.0Xl(T5mol / L，1.0Xl(T4mol / L
【具體實施方式】
[0018]為了更清楚地理解本發明的技術方案，下面通過實施例子對本發明作進ー步詳細說明。需要說明的是，以下是發明人給出的具體實施例子，但本發明不限于這些實施例。
[0019]實例1.傳感器的制備:取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC5%，NHS2%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為2% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.02%的巰基こ胺，攪拌進行充分反應得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取ー根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后采用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有lmol / LNa2SO4和3mmoI / L HAuCl4的溶液中，采用循環伏安法制備負載納米金顆粒的玻碳電極。掃描電位范圍為-0.2?1.0V，掃速范圍為IOmV / S。最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應，形成Au-S共價鍵，即得負載有離子型銥配合物的電致化學發光電扱。電極制備過程表面均用超景深三維顯微鏡表征，見附圖4電極表面超景深三維顯微鏡圖片。
[0020]實例2.傳感器的制備:取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC5%，NHS2%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為0.1% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.05%的巰基こ胺，攪拌進行充分反應得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取ー根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后采用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有lmol / L Na2SOjP lmmol / L HAuCl4的溶液中，采用循環伏安法制備負載納米金顆粒的玻碳電極。掃描電位范圍為-0.2?1.0V，掃速范圍為50mV / S。最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應，形成Au-S共價鍵，即得負載有離子型銥配合物的電致化學發光電扱。實驗中測得了電致化學發光電極在測定體系中PH值與電致化學發光強度的關系(見附圖5)。
[0021]實例3.傳感器的制備:取一定量的EDC和NHS溶解于こ腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC10%，NHS5%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為1% )，攪拌均勻，制得(dpq-0CH3)2Ir (dcbpy)-NHS酯中間體。然后在該溶液中加入0.05%的巰基こ胺，攪拌進行充分反應得到了帶有巰基的銥配合物溶液。再取ー根玻碳電極，待打磨好，依次用水和こ醇超聲清洗干凈，然后釆用電沉積方法固定納米金顆粒，用于固載離子型金屬銥配合物。電沉積的方法為:將玻碳電極插入到含有2mol / L Na2SO4和lmmol / L HAuCl4的溶液中，釆用循環伏安法制備負載納米金顆粒的玻碳電極。掃描電位范圍為-0.2~1.0V，掃速范圍為150mV / S0最后將制備好的固定了納米金的玻碳電極插入到制備好的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應，形成Au-S共價鍵，即得負載有離子型銥配合物的電致化學發光電極。制得的電極對DBAE的響應見附圖6。 [0022]參考文獻
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【權利要求】
1.本發明為基于分子間形成Au-S共價鍵將離子型銥配合物負載到電極上進而制備電致化學發光電極的一種方法。
2.根據權利要求1，本發明所述的離子型銥配合物是指六氟磷酸二(6-甲基-2，4-(4'-甲氧基)_ 二苯基喹啉)(4，4' - 二羧基-2，2'-聯吡啶)合銥、六氟磷酸二苯基喹啉(4，4' - 二羧基-2，2'-聯吡啶)合銥、六氟磷酸二(6-甲基-2，4-(4/ -硝基)-二苯基喹啉)(4，4' - 二羧基-2，2'-聯吡啶)合銥、六氟磷酸二 (6-甲基_2，4-二苯基喹啉)(4，4' - 二羧基-2，2'-聯吡啶)合銥。
3.根據權利要求1，固定化銥配合物電極所使用的溶液體系制備方法具有以下特征:取一定量的EDC和NHS溶解于乙腈中，其適宜的濃度范圍分別為:EDC1-10%，NHS1_5%。待溶解后加入離子型銥配合物(用量為0.1_2%)，攪拌均勻，制得(dpq-OCH3)2Ir(dcbpy)-NHS酯中間體；然后在該溶液中加入0.001-0.2%的巰基乙胺，攪拌進行充分反應得到了帶有巰基的銥配合物溶液；然后將制備好的固定了納米金顆粒的玻碳電極插入到以上制備的含有離子型銥配合物的溶液體系中，二者充分反應，形成Au-S共價鍵，即得負載有離子型銥配合物的電致化學 發光電極。
【文檔編號】G01N21/76GK103558210SQ201310517427
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月25日 優先權日:2013年10月25日
【發明者】宋啟軍, 李彤彤, 韓超峰, 孫自淑 申請人:江南大學