本發(fā)明涉及用于檢測鈀的熒光分子探針的合成及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

鈀是一種極其重要的過渡金屬，在許多有機反應(yīng)中起著極好的催化作用。鈀廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)和人們的日常生活中，如精細化學(xué)品的合成、汽車排氣的催化、電化學(xué)、牙科醫(yī)院和珠寶，等等。然而，鈀在給我們的生活帶來方便的同時，也帶來了我們不能忽視的副作用，如對環(huán)境和土壤的破壞和污染。這是因為鈀具有親硫特性，即鈀可以與生物大分子如蛋白質(zhì)，dna等結(jié)合，從而對生物體產(chǎn)生不利的影響。因此，每人每天的最大攝入量不能高于15μg。此外，藥物活性成分中的鈀含量限制在不超過10ppm。因此，當(dāng)前急需研究一種方便、靈敏和特異性檢測鈀的方法。近年來，有許多鈀的檢測方法的報道，然而，一些傳統(tǒng)的鈀檢測方法如等離子體發(fā)射光譜、電感耦合等離子體質(zhì)譜、x射線熒光電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜、原子吸收光譜和固相微萃取高效液相色譜法，這些方法已經(jīng)用于檢測各種離子和分析物，雖然它們快速、敏感甚至檢測濃度可以小于微摩爾級別。然而，這些儀器昂貴并且需要專業(yè)和訓(xùn)練有素的操作者，樣品制備耗時，所有這些使得這些檢測方法不能被廣泛使用。為了解決這些問題，已經(jīng)發(fā)展出了通過應(yīng)用簡單的紫外光譜和熒光光譜來檢測探針的檢測機制。

使用熒光光譜法檢測樣品具有以下優(yōu)點：低成本、制備樣品容易且儀器易于操作，同時避免樣品產(chǎn)生交叉感染。另一方面，比色檢測可以直接使用肉眼觀察顏色的變化，檢測靈敏度更好。此外，一些鈀探針只能顯示一種輸出，例如比色、熒光或電化學(xué)輸出，這也限制了它們在環(huán)境和生物學(xué)中的使用。因此，比色和比率型熒光雙探針具有非常好的開發(fā)和應(yīng)用前景。

此外，大多數(shù)檢測鈀的熒光探針的熒光核都是香豆素類或羅丹明類的，但是苯并咪唑類的熒光核卻極為少見。我們設(shè)計和合成的基于苯并咪唑的可逆熒光分子探針，其既是比色型的又是比率型的，可以實現(xiàn)裸眼的觀測。它對于鈀的檢測具有較高的靈敏度和良好的選擇性，檢測限低至2.7nm?？梢詫崿F(xiàn)痕量鈀的檢測。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明設(shè)計了一種新型的苯并咪唑類的熒光分子探針，運用低成本且易于操作的熒光光譜法，實現(xiàn)高靈敏度地、簡便地、比色比率地檢測環(huán)境和生物體內(nèi)的痕量鈀的應(yīng)用。

用于鈀檢測的苯并咪唑熒光團比色比率熒光分子探針為烯丙基（4-（1-（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）-1h-菲并[9,10-d]咪唑-2-基）苯基），其結(jié)構(gòu)式為：

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上述用于鈀檢測的熒光分子探針的合成方法步驟如下，其具體合成步驟為：

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（1）將4-硝基苯甲醛與菲-9,10-二酮與乙酸銨按摩爾比為1：(1-20)的混合物加入到冰乙酸中在80-100℃下攪拌。淬滅反應(yīng)，用溶劑洗滌，濃縮。

（2）在氮氣保護下，將化合物1與碳酸鉀按摩爾比為1：(1-5)和tabi在n，n-二甲基甲酰胺中的混合物在80-95℃下攪拌，3小時左右，滴加含有1-氯-2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙烷的溶液。

（3）化合物2溶解，將反應(yīng)燒瓶抽真空，加入催化劑鼓入氣體。將混合物在環(huán)境溫度下攪拌，濃縮，得到化合物3。

（4）化合物3在吡啶中與alloccl按摩爾比為1：(1-5)，攪拌，得到探針烯丙基（4-（1-（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）-1h-菲并[9,10-d]咪唑-2-基）苯基）

探針與嗎啉、pph3和在乙腈中攪拌，得到化合物3。

上述用于鈀檢測的苯并咪唑熒光分子探針的使用方法按照以下步驟進行。

（1）將用于鈀檢測的苯并咪唑基的比色比率熒光分子探針溶解于乙腈和水的混合溶液中，得到熒光分子探針溶液?；旌弦褐幸译媾c水的比例為9:1，混合液中，熒光分子探針的濃度為10μmol/l。

（2）取熒光分子探針溶液，向其中加入待測樣品，室溫攪拌，得到樣品溶液。

（3）用熒光光譜儀測試熒光探針分子溶液在390nm處的熒光強度以及熒光探針分子加入鈀之后的溶液在390-425nm之間的變化。

有益效果

本發(fā)明的這種含有苯并咪唑熒光基團的鈀的熒光探針可實現(xiàn)在環(huán)境中的對鈀的特異性識別，不受其他金屬離子的干擾，具有較好的專一性。該熒光探針分子以及加入鈀之后在ph值為1-13的范圍內(nèi)熒光強度都比較高也比較穩(wěn)定且變化顯著，此外，在ph值為6-8范圍內(nèi)熒光強度很穩(wěn)定，可以實現(xiàn)活體細胞的檢測。該熒光分子探針具有較好的靈敏度，檢測限低至2.7nm，可以實現(xiàn)環(huán)境和活體細胞中鈀的痕量檢測。

本發(fā)明的熒光分子探針可以在環(huán)境或者生物體內(nèi)檢測鈀，具有極高的應(yīng)用價值。

附圖說明

圖1是熒光分子探針在乙腈/水(v/v=9:1)的體系中的濃度為10μmol/l隨鈀的量(0-5當(dāng)量)的增加熒光強度的變化，橫坐標為波長，縱坐標為熒光強度。(插圖為鈀的滴定曲線)。

圖2是熒光分子探針在乙腈/水(v/v=9:1)的體系中的濃度為10μmol/l加入50μmol/l濃度的鈀后，熒光強度隨反應(yīng)時間的變化，橫坐標為波長，縱坐標為熒光強度。

圖3是熒光分子探針的在乙腈/水(v/v=9:1)的體系中濃度為10μmol/l未加入和加入50μmol/l濃度的鈀之后在不同ph值(ph值為1-13)條件下熒光光譜變化情況，橫坐標為波長，縱坐標為熒光強度。

圖4是熒光分子探針的在乙腈/水(v/v=9:1)的體系中濃度為10μmol/l加入50μmol/l的鈀和各種金屬離子的熒光強度變化圖，橫坐標為波長，縱坐標為熒光強度。

具體實施方式

實施例1烯丙基（4-（1-（2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙基）-1h-菲并[9,10-d]咪唑-2-基）苯基）的制備：

將4-硝基苯甲醛與菲-9,10-二酮與乙酸銨混合物攪拌。淬滅反應(yīng)，用溶劑洗滌，濃縮得2-（4-硝基苯基）-1h-菲并[9,10-d]咪唑；在氮氣保護下，將上述固體與碳酸鉀和tabi攪拌，滴加含有1-氯-2-（2-（2-甲氧基乙氧基）乙氧基）乙烷的溶液，加入催化劑鼓入氣體。將混合物攪拌，濃縮之后在吡啶中與alloccl攪拌，得到黃色固體即為探針。

實施例2熒光探針對鈀的濃度滴定：

使用實施例1中合成的探針分子用乙腈配成1×10^-2mol/l的探針母液，然后取3微升母液加入3微升的嗎啉(10mm)、3微升的三苯基膦(10mm)、2.7毫升乙腈和0.3毫升的去離子水的混合液中。依次加入0、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50μmol/l的鈀，30min之后檢測熒光強度的變化。如圖1所示，隨著鈀濃度的增加，390nm處的熒光強度逐漸降低，直到425nm處的熒光強度趨于穩(wěn)定。

實施例3熒光探針對鈀的響應(yīng)時間：

使用實施例1中合成的探針分子用乙腈配成1×10^-2mol/l的探針母液，然后取3微升母液加入3微升的嗎啉(10mm)、3微升的三苯基膦(10mm)、2.7毫升乙腈和0.3毫升的去離子水的混合液中。加入50μmol/l的鈀，檢測其熒光強度在0-30min之內(nèi)的變化。測試結(jié)果如圖2所示，隨著時間的增加390nm處的熒光強度逐漸降低，425nm處的熒光強度逐漸趨于穩(wěn)定，30min后實現(xiàn)響應(yīng)飽和。

實施例4熒光探針對鈀的選擇性：

使用實施例1中合成的探針分子用乙腈配成1×10^-2mol/l的探針母液，然后取3微升母液加入3微升的嗎啉(10mm)、3微升的三苯基膦(10mm)、2.7毫升乙腈和0.3毫升的去離子水的混合液中。分別加入50μmol/l的鈀、二價鐵離子、三價鐵離子、鎘離子、鉻離子、銅離子、鋅離子、鈷離子、鎳離子、鉀離子、鋁離子、銀離子、錳離子、鉛離子、鋰離子、汞離子。30min后檢測其熒光強度的變化。測試結(jié)果如圖4所示，該探針與其它的金屬離子幾乎沒有響應(yīng)，對鈀響應(yīng)較明顯，鉛離子導(dǎo)致明顯的熒光淬滅。