一种钯离子荧光探针及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可用于定量检测钯离子的比率型荧光探针，属于染料化学领域。
【背景技术】
[0002] 用于环境和活体内检测重金属和过渡金属荧光探针具有十分重要的意义。特别是 金属钯作为稀有过渡金属，经常应用于催化反应、染料电池和珠宝首饰等领域。尽管金属钯 在这些应用中扮演着十分重要的角色，但是环境中的钯离子进入生物体后会对生物体产生 伤害，它可以与DNA、蛋白质和其他生物分子与生物过程结合，从而干扰正常生理过程的进 行。
[0003] 因此，发明一些高选择性和高敏感度的分析方法用于钯离子的检测非常有必要。 一些经典的用于定性检测钯离子的分析方法主要有原子吸收光谱法（AAS)、电感耦合等离 子体质谱（ICP-MS)、固相微萃取-高效液相色谱法和X射线荧光。此外，荧光成像作为一 种新型的分析手段，因其高选择性和高灵敏度而受到研宄者的广泛关注。近期的研宄成果 表明，比率荧光信号优于荧光强度响应信号，提高了灵敏度，引入自动校准功能，可实现 定量检测，从而可以提高动态检测范围和内置校正，减小外部环境的影响，提高检测的准确 性。
[0004] 目前，用于检测钯离子的荧光探针具有以下两方面的局限性：（1)只是单纯的 off-on体系，很难排出环境的干扰；（2)检测波长较低，容易损伤细胞和组织。针对钯探针 以上两点局限，我们根据金属钯和双键具有配位作用的特性，设计合成了一种以异佛尔酮 为母核的红光荧光探针，它可以通过比色和比率检测两种方式来对钯离子进行定量检测。 探针在加入钯离子之后，橙色荧光消失，红色荧光生成，探针的饱和响应时间为30分钟，并 且检测极限能达到13. 16nM。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于合成一种发射红光的新型钯离子荧光探针，对钯离子进行定量 检测。
[0006] 本发明的所合成的钯离子荧光探针的结构式如下：
[0008] 该钯离子荧光探针的制备方法，包括如下步骤：
[0009] (1)2-(3, 5, 5-三甲基环己-2-烯基）-丙二腈的合成：在反应器中，按摩尔比 (异佛尔酮/丙二腈=1/1)加入异佛尔酮和丙二腈，以乙醇为溶剂、哌啶为催化剂，在 80°C-10(TC下反应8-10小时，减压蒸馏除去溶剂，得到粗产品。用硅胶柱色谱提纯，得到 2_ (3, 5, 5_二甲基环己_2_條基）-丙二臆。
[0010] (2) (E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基）-5, 5-二甲基环己-2-烯基）丙二腈的合成：在 反应器中，加入等摩尔量的2-(3, 5, 5-三甲基环己-2-烯基）-丙二腈和对乙酰氨基苯甲 醛，以甲苯为溶剂、乙酸哌啶（1:1)为催化剂，在氮气保护，100_120°C下，反应8-10小时，减 压蒸馏后得到粗产品。用硅胶柱色谱提纯，得到（E)-2-(3-(4-氨基苯乙烯基）-5,5_二甲 基环己-2-烯基）丙二腈。
[0011] (3) -种以异佛尔酮为母核钯离子比率型荧光探针的合成：在反应器中，按摩尔 比加入1份（E)-2_(3_(4-氨基苯乙烯基）_5, 5-二甲基环己_2_烯基）丙二腈和10份氯 甲酸烯丙脂，以二氯甲烷为溶剂、三乙胺为催化剂，室温下反应12小时。减压蒸馏后得到粗 产品。用硅胶柱色谱提纯，得到目标产物钯离子探针。
[0012] 本发明所公开的以异佛尔酮为母核的比率型钯离子荧光探针，可用于检测环境和 生物体中钯离子的定量检测。
[0013] 本发明所公开的钯离子荧光探针具有以下特点：荧光探针合成步骤简单，目标产 物产率高，容易分离提纯；其发射在红光区，染料结构稳定性好，可用于中性条件下钯离子 的检测；此外，该探针可用反应前后的荧光发射强度比1 643/157(|作为信号参数，显著提高了 探针的灵敏度和选择性。钯离子在2-15yM范围内，1643/157(|与钯离子浓度具有很好的线性 关系。
【附图说明】
[0014] 图1是10yM探针溶液，加入50yM的Pd(PPh3) 4后，在0~30分钟的光吸收曲线 变化曲线。
[0015] 图2是10yM探针溶液，加入50yM的Pd(PPh3)4后，在0~30分钟的的荧光光谱 变化图。
[0016] 图3是10yM探针溶液，加入0、2、5、7、10、15、20yM的Pd(PPh3) 4后的紫外吸收曲 线。
[0017] 图4是10yM探针溶液，加入0、2、5、7、10、15、20 1^的？(1(??113)4后的荧光强度变 化。
[0018] 图5是10yM探针溶液，分别加入50yM钠离子、钾离子、锌离子、铝离子、钙离子、 铁离子、铜离子、锰离子、镍离子、镉离子、银离子、钴离子、铅离子、钡离子、汞离子和钯时的 紫外吸收图。
[0019] 图6是10yM探针溶液，分别加入50yM钠离子、钾离子、锌离子、铝离子、钙离子、 铁离子、铜离子、锰离子、镍离子、镉离子、银离子、钴离子、铅离子、钡离子、汞离子和钯时的 荧光强度图。
[0020] 图7是10yM探针溶液，分别加入50yM钠离子、钾离子、锌离子、铝离子、钙离子、 铁离子、铜离子、锰离子、镍离子、镉离子、银离子、钴离子、铅离子、钡离子、汞离子和钯的荧 光强度比值I643/I57Q。
[0021] 图 8 是 10yM探针溶液，分别在pH= 5. 7、6. 0、6. 3、6. 6、6. 9、7. 2、7. 5、7. 8、8. 0 时 加入50yM的Pd(PPh3) 4时的荧光强度图。
[0022] 图 9 是 10yM探针溶液，加入 0、2、5、7、10、15、20yM的Pd(PPh3) 4后，在 472nm和 420nm处吸光度比值的变化，它与钯离子浓度呈很好的线性关系。
[0023] 图10是10yM探针溶液，加入0、2、5、7、10、15、20 1^的？(1(??113)4时的荧光强度 比值1643/1 57〇的变化，将荧光强度和Pd(PPh3)4的浓度取对数后呈现很好的线性关系。
【具体实施方式】
[0024] 以下是本发明制备方法的具体实施例。
[0025] 实施例1
[0026] (1)化合物III的合成
[0027]将异佛尔酮I(5. 0g, 36. 2mmol)和丙二腈II(2. 87g, 43. 4mmol)溶于 50 毫升的乙 醇中，然后加入哌啶（〇.5g，4. 8mmol)，氮气保护下120摄氏度加热回流反应12小时，反应 结束后蒸干溶剂，用二氯甲烷溶解，经水洗，无水硫酸钠干燥，抽滤，减压旋蒸得到式III粗 品；经硅胶柱分离提纯后得到化合物III4. 72g，产率为70%。洗脱液为：石油醚：乙酸乙 酯=5:1
[0029] (2)化合物V的合成
[0030] 将（3, 5, 5-三甲基环己-2-烯亚基）丙二腈（化合物III) (300mg，1. 6mmol)和对 乙酰氨基苯甲醛（化合物IV) (263mg，1. 6mmol)溶解在20毫升甲苯中，分别加入0. 3毫升 的哌啶和乙酸作为催化剂，氮气保护下120摄氏度回流反应8小时。反应结束后抽滤，将得 到的滤饼溶于乙醇和盐酸的混合溶液30毫升（体积比为2:1)，加热回流直至溶液澄清透 明；反应结束后用氢氧化钠中和至中性，乙酸乙酯萃取3次，经无水硫酸钠干燥，抽滤，减压 旋蒸。粗品经硅胶柱分离提纯后得到（化合物V)340mg，产率为64%。洗脱液为纯二氯甲 烷。
[0032] (3)化合物VII的合成
[0033] 在50毫升的烧瓶中加