1、一种 Cu2+荧光探针的合成及其性质研究 吴晓霞 南京晓庄学院环境科学学院 摘 要： 设计合成了 Cu2+种新型的 Cu2+荧光探针 NPE, 并利用元素分析、核磁、质谱等方法对探针结构进行表征。室温下, 在乙醇和水的混合溶液中的荧光性质研究发现, 探针 NPE 对于 Cu2+表现出荧光淬灭效应, 而在相同测试条件下其他金属离子对此探针的荧光则没有影响, 因此该探针可对 Cu2+选择性识别。关键词： 合成; 荧光探针; Cu2+; 识别; 作者简介：吴晓霞 (1977) , 女, 硕士, 讲师, 主要从事环境化学方面的研究。Email:收稿日期：2017-07-27Synthesis of C
2、oumarin-Based Fluorescent Probe for Selective Identification of Cu2+Wu Xiaoxia School of Environmental Science, Nanjing Xiaozhuang University; Abstract： A novel fluorescent probe NPE for Cu2+was designed and synthesized. The structure was fully characterized by elemental analyses, 1 H NMR and EI-MS.
3、 The experiment results shows that the probe NPE showed a specific selective recognition for Cu2+in solution with a fluorescent quenching signal. No obvious fluorescence changes were observed for the probe NPE in the presence of other metal ions at the same concentration. Therefore, the probe NPE sh
4、owed a selective recognition to Cu2+.Keyword： synthesis; fluorescent probe; Cu2+; identification; Received： 2017-07-27铜是生物体内必需的微量元素1, 人体内铜元素水平与多种疾病如心血管疾病、糖尿病、癌症和神经退行性疾病等密切相关2, 研究 Cu 的检测对生命系统和环境保护都具有重要的意义。传统铜离子的检测方法主要有原子吸收光谱法、电感耦合等离子体-质谱法、分光光度测定法。这些方法灵敏度高和精确度好, 但是操作繁琐、复杂、耗时长, 所需的仪器昂贵, 不利于推广使用。荧光分析方法作
5、为一种优秀的现代分析手段, 本身具有很高的灵敏度和时空分辨率, 特别是荧光探针分子能够透过细胞膜进入细胞, 使其在生物传感方面得到了广泛的应用6,7。本文合成了一种新型 Cu 荧光探针 (Scheme1) , 此荧光探针在混合水溶液中能够对 Cu 表现出高选择性荧光识别效应。Scheme 1 下载原图1 实验部分1.1 仪器与试剂PE2400 元素分析仪 (美国 PE 公司) ;AMX-500 核磁共振谱仪 (瑞士布鲁克公司) ;RF-5301 荧光分光光度计 (日本岛津公司) ;RE-2000 旋转蒸发仪 (上海亚荣生化仪器厂) ;SZ-93 自动双纯水蒸馏器 (上海亚荣生化仪器厂) 。1-
6、萘甲酸、N-苯基乙二胺购自美国 SigmaAldrich 公司;实验中所涉及的金属离子均为高氯酸盐, 购自阿拉丁试剂 (上海) 有限公司;其余试剂购自南京化学试剂股份有限公司。以上试剂均为分析纯。实验用水为二次去离子水。Cu 识别实验中探针分子和金属离子所用的溶剂如未作特别说明都是 (HEPES 0.01 mol/L, V (乙醇) V (水) =41, p H=7.4) 的混合溶液作为溶剂。1.2 探针分子的合成在搅拌的条件下向溶有 1-萘甲酸 (0.86 g, 5mmol) 的 100 m L 二氯甲烷溶液中依次加入二环己基碳二亚胺 (1.2 g, 6 mmol) 和 N-苯基乙二胺 (0
7、.82 g, 6 mmol) , 物料加完后继续搅拌反应 8 h。反应结束后, 将固体不溶物过滤, 滤液用 100 m L 水洗三次, 无水硫酸钠干燥过夜。蒸除溶剂, 将所得固体过硅胶柱 (乙酸乙酯二氯甲烷, 14 V/V) 后得淡黄色固体产物 1.08 g, 71%。H NMR (500MHz, CDCl3, ppm) :8.52 (s, 1 H) , 8.21 (s, 1 H) , 7.96-7.91 (m, 3H) , 7.63-7.60 (m, 3H) , 7.14-7.11 (m, 2H) , 7.01-6.96 (m, 2H) , 4.21 (s, 1H) , 3.85 (m, 2
8、H) , 3.25 (m, 2H) , 2.91 (s, 2H) , 2.66 (s, 1H) ;EI-MS:m/z calcd for (M) 304.16, found 304.11;Elemental anal calcd (%) for C20H20N2O:C 78.9, H6.6, N 9.2, found:C 78.7, H 6.5, N 9.3。1.3 探针分子 NPE 对 Cu 选择性识别实验将探针分子 NPE 配制成浓度为 10mol/L 的溶液, 在此溶液中分别加入0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.2、1.5 倍摩尔量的Cu
9、 (110mol/L) 。保持激发和发射狭缝宽度都为 5nm, 以 480nm 为激发波长, 测定加入不同浓度 Cu 后探针分子的荧光发射光谱。在浓度为 10mol/L 探针分子 NPE 的溶液中, 分别加入 1.5 倍摩尔量的金属离子 (Al、Na、Ba、Mg、Ca、Cu、Zn、Mn、Pb、Hg、Cd、Ni、Co、Fe) 浓度为110mol/L 的溶液。保持激发和发射狭缝宽度都为 5nm, 以 480nm 为激发波长, 测定加入不同金属离子后探针分子的荧光发射光谱。2 结果与讨论本实验通过测定探针分子 NPE 对多种常见金属离子 (Al、Na、Ba、Mg、Ca、Cu、Zn、Mn、Pb、Hg、
10、Cd、Ni、Co、Fe) 的荧光响应来体现其对 Cu 的选择性识别。图 1 探针分子 NPE 加入不同金属离子后的荧光光谱图 Fig 1 Fluorescence spectra of probe NPE in the presence of different metal ions 下载原图图 2 Cu 对探针分子 NPE 的荧光光谱滴定图 Fig 2 Fluorescence spectra changes of probe NPE upon addition of 01.5 equiv of Cu 下载原图如图 1 所示, 在探针分子 NPE 的溶液中只有在加入 Cu 后溶液的荧光发生淬
11、灭, 而其他金属离子的加入, 体系的荧光光谱变化非常小, 所以探针分子 NPE 对 Cu表现出很高的选择性识别。图 2 为 Cu 对探针分子 NPE 的荧光滴定图。如图 2 所示, 以 480 nm 为激发波长时, 探针分子 NPE 在 542nm 处有一个很强的荧光峰。但随着 Cu 的加入, 探针分子 NPE 在 542 nm 处的荧光强度逐渐减弱, 当 Cu 的加入量达到其一倍摩尔量后, 探针分子 NPE 的荧光光谱基本不再变化。这说明探针分子 NPE 与 Cu 可能是11 配位结合。3 结论设计合成了一种新型的荧光探针 NPE。该探针在 (HEPES 0.01 mol/L, V (乙醇)
12、 V (水) =41, p H=7.4) 的混合溶液中对 Cu 有着很好的识别作用。该研究对 Cu 的识别检测具有一定的实际应用价值。参考文献1王夏芳.铜离子对环境危害现状及对策研究J.国土与自然资源研究, 2015, 37 (1) :5557. 2Cooper G J S.Selective divalent copper chelation for the treatment of diabetes mellitusJ.Curr Med Chem, 2012, 19 (8) :2 8282 860. 3于刚, 秦朋, 陈丕茂, 等.微波消解-石墨炉原子吸收光谱法测定壳聚糖膜中铜离子含量J.
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