一種基于8-羥基喹啉配位的可逆的Cu2 熒光探針的性能研究VIP

1、2012屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)材料（四）學(xué) 生 畢 業(yè) 論 文課題名稱一種基于8-羥基喹啉配位的可逆的Cu2+熒光探針的性能研究姓 名XX學(xué) 號(hào)XX院 系化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院專 業(yè)化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師XX2012年5月28日湖南城市學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：所呈交的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是本人在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果，成果不存在知識(shí)產(chǎn)權(quán)爭(zhēng)議，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的作品成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果由本人承擔(dān)。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（

2、論文）作者簽名： 二一二 年 五月二十八日目錄摘 要1關(guān)鍵詞1Abstract1Key words11引言21.1熒光分子探針的定義與熒光產(chǎn)生過(guò)程21.1.1熒光分子探針的定義21.1.2熒光產(chǎn)生過(guò)程21.1.3化合物3的合成及表征21.2銅離子的危害、檢測(cè)方法以及銅離子探針的研究進(jìn)展31.2.1銅離子的危害31.2.2現(xiàn)有銅離子檢測(cè)方法概況41.2.3銅離子探針的研究進(jìn)展52實(shí)驗(yàn)部分52.1主要儀器和試劑52.2 實(shí)驗(yàn)方法62.2.1 溶液的配制62.2.2熒光光譜及紫外光譜的測(cè)定73 結(jié)果與討論73.1溶劑的選擇73.2熒光光譜和紫外光譜滴定83.2.1溶液配制83.2.2光譜性質(zhì)83.3

3、金屬離子的選擇性103.3.1溶液配制103.3.2光譜性質(zhì)103.4干擾離子的影響113.4.1溶液配制113.4.2光譜性質(zhì)123.5pH的影響133.5.1溶液配制133.5.2 光譜性質(zhì)133.6反應(yīng)機(jī)理的探討143.6.1溶液配制143.6.2 光譜性質(zhì)143.結(jié)論15參考文獻(xiàn)16致謝17一種基于8-羥基喹啉配位的可逆的Cu2+熒光探針的性能研究XX(湖南城市學(xué)院化學(xué)工程與工藝專業(yè)XX屆學(xué)生）摘要：合成了一種羅丹明類Cu2+ 熒光增強(qiáng)型分子探針-化合物3，研究了它的光譜性能。在有機(jī)相/水相（體積比7:3）介質(zhì)中，往化合物3加入Cu2+ ，顏色由無(wú)色變?yōu)樽霞t色，熒光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)

4、果表明，化合物3對(duì)Cu2+ 的識(shí)別過(guò)程可逆，化合物3可在較寬的pH（4.01-7.48）值范圍檢測(cè)Cu2+ 。在3×10-63×10-4 mol/L的Cu2+濃度范圍內(nèi)，實(shí)驗(yàn)在576 nm處呈良好的線性關(guān)系，檢測(cè)限為8.2 µM。關(guān)鍵詞：熒光；Cu2+ ；可逆；pH值Performance research on reversible Cu2 + fluorescent probe based on 8  hydroxyquinoline

5、0;coordinationQiong ai (2012 Year Student of Chemical Engineering and Technology Major, Hunan City University)Abstract：Synthesis compound 3 of enhanced fluorescence based on rhodamine for Cu2+，and studied its spectral properties. When Cu2+ was added into the compound 3 solution in the organic phase

6、/ water phase (volume ratio 7:3)，it changed from colorless to purple and elicited a dramatic change in the fluorescence spectra. The experiment results showed that the recognition process of the compound 3 for Cu2+ was reversible，the compound 3 can detect Cu2+ in the wide pH range of 4.017.48In the

7、3×10-63×10-4 mol/L range of Cu2+ concentration，the experiment is in good linear relationship in the 576 nm，and the detection limit is 8.2 µMKey words：fluoresence；Cu2+；reversible ；pH1引言1.1熒光分子探針的定義與熒光產(chǎn)生過(guò)程1.1.1熒光分子探針的定義熒光探針是能和個(gè)別組織特異結(jié)合而又不干擾其他組織成分自身熒光的那些熒光化合物。熒光探針大多是含有共扼雙鍵體系的有機(jī)化合物，共輛雙鍵使其容

8、易吸收激發(fā)光，其激發(fā)波長(zhǎng)多處于近紫外區(qū)或可見(jiàn)光區(qū)，發(fā)射波長(zhǎng)多處于可見(jiàn)光區(qū)。 作為熒光探針應(yīng)該具有以下特點(diǎn)：第一，熒光探針的熒光必須與生物樣品的背景熒光易于區(qū)別；第二，熒光探針必須不干擾研究的主體；第三，熒光探針主要用于生物活體或在天然生物條件下的體外樣品的研究，所以熒光探針的毒性、使用的pH范圍，生物相容性等方面都有嚴(yán)格的要求1-2。1.1.2熒光產(chǎn)生過(guò)程 分子具有不同的能級(jí)，電子處于不同的能級(jí)中，當(dāng)特定光照射到分子上，電子被激發(fā)，從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)。含有處于較高能級(jí)電子的分子為激發(fā)態(tài)分子，不穩(wěn)定，高能級(jí)電子通過(guò)輻射躍遷和非輻射躍遷失去能量返回基態(tài)。熒光就是伴隨著處于激發(fā)態(tài)的分子或原子返回基

9、態(tài)過(guò)程中放射出來(lái)的一種光能。一般來(lái)說(shuō)，熒光試劑分子處于基態(tài)（S0），當(dāng)有外部光源照射時(shí)，試劑分子吸收了光子能量（hvEX）后躍遷到第一電子激發(fā)態(tài)（singlet state, S1）。這種激發(fā)態(tài)存在的時(shí)間有限一般為（110）×10-9s。在此期間，試劑分子發(fā)生構(gòu)象變化，并可能受到分子相互作用的影響。S1的能量部分散失，產(chǎn)生一種馳豫的最低振動(dòng)能級(jí)的單激發(fā)態(tài)（relaxed singlet excited state, S1）， 當(dāng)分子從 S1發(fā)生輻射躍遷到基態(tài)，放出光子，這時(shí)就產(chǎn)生了熒光3。1.1.3 化合物3的合成及表征圖解1化合物3的合成路線化合物3的合成如圖解1所示。中間體羅丹明

10、B肼（化合物1）及化合物2根據(jù)文獻(xiàn)4-5合成。將39.1 mg (0.086 mmol)化合物1和9.8 mg (0.057 mmol)化合物2溶于3 mL乙醇，再滴加2滴醋酸，然后在50下攪拌1 h，減壓蒸出溶劑。將粗產(chǎn)品用200-300目的硅膠柱分離純化，洗脫劑為石油醚（沸點(diǎn)：60-90）/乙酸乙酯（3:1, V/V），得到32.4 mg淺黃色固體，產(chǎn)率90.2%。熔點(diǎn)：236-238 ; 1H NMR (400 MHz, CDCl3), = 8.65 (s, 1H), 8.11-8.01 (m, 4H), 7.54-7.49 (t, J = 8.8 Hz,2H), 7.39-7.35 (

11、t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.26-7.23 (t, J = 7.0 Hz, 1H), 7.17-7.15 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 7.10-7.08 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.57-6.54 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 6.49(s, 2H), 6.26-6.24 (d, J = 7.6 Hz, 2H),3.35-3.30 (t, J = 6.8 Hz, 8H), 1.17-1.14 (t, J = 6.8 Hz, 12H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3): 153.1, 152.6, 152.1, 149

12、.1, 145.9, 137.5, 135.9, 133.9, 128.4, 128.1, 127.9, 124.0, 123.7, 118.8, 117.7, 110.0, 108.0, 105.5, 98.0, 66.1, 44.3, 12.6. ESI-MS m/z = 612.3 M+H+, calc. for C36H33N5O3 =611.3; 1.2銅離子的危害、檢測(cè)方法以及銅離子探針的研究進(jìn)展1.2.1銅離子的危害近年來(lái)，生物體內(nèi)、環(huán)境中金屬離子，尤其是過(guò)渡金屬離子的檢測(cè)跟蹤引起了人們的廣泛關(guān)注。而銅離子，作為人體生命活動(dòng)過(guò)程中一種重要元素，其在水溶液中的定向檢測(cè)和測(cè)量更是受到

13、了極大的關(guān)注。銅是維持生物體正常生命活動(dòng)不可缺少的必需微量元素之一，它的含量雖然很少，但起著非常重要的作用。當(dāng)機(jī)體內(nèi)銅離子濃度超出或低于細(xì)胞所需的濃度范圍時(shí)就會(huì)擾亂生命系統(tǒng)的正?；顒?dòng)而使細(xì)胞中毒，從而引起嚴(yán)重的銅代謝障礙疾病，比如肝豆?fàn)詈俗冃约膊?Menkes Wilson disease)。阿耳茨海默氏早老性癡呆病(Alzheimers disease)。朊病毒疾病(Prion diseases)。環(huán)境中微量的銅離子污染，可以通過(guò)生物鏈作用而產(chǎn)生富集6。當(dāng)人飲用或食用受銅離子污染的水和食物,導(dǎo)致體內(nèi)銅離子含量過(guò)高時(shí)，便會(huì)引發(fā)各種不治之癥。因此，對(duì)自然環(huán)境和生物體內(nèi)銅離子的檢測(cè)7-8就十分有必

14、要。1.2.2現(xiàn)有銅離子檢測(cè)方法概況迄今，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)銅離子的測(cè)定進(jìn)行了大量的研究。常規(guī)的測(cè)定銅離子的方法主要有催化熒光光度法、碘量法、火焰原子吸收法、萃取光度法、差分脈沖伏安法等。催化熒光光度法根據(jù)張淑靜9等人的研究結(jié)果表明，在氨水-氯化銨緩沖介質(zhì)中，過(guò)氧化氫氧化靛藍(lán)胭脂紅的反應(yīng)產(chǎn)物有熒光，痕量銅()對(duì)該反應(yīng)有明顯的催化作用，建立了催化熒光光度法測(cè)定痕量銅的方法。方法的靈敏度高，選擇性好，用于大米、面粉和茶葉中痕量銅的測(cè)定，獲得滿意結(jié)果。碘量法碘量法是一種常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)室的測(cè)銅離子的方法，原理很簡(jiǎn)單，利用淀粉作指示劑，加入過(guò)量KI溶液，然后Na2S2O3進(jìn)行反滴定的過(guò)程。董晶10提出物質(zhì)性質(zhì)決定

15、了化學(xué)分析的分析操作條件。了解和熟悉物質(zhì)性質(zhì)有助于理解分析操作條件確定的原因，在實(shí)際分析操作過(guò)程中可以更加準(zhǔn)確地控制分析操作條件，從而提高分析結(jié)果的準(zhǔn)確度。 火焰原子吸收法閔翔11等人通過(guò)采用雙毛細(xì)管動(dòng)態(tài)標(biāo)準(zhǔn)加入法測(cè)定復(fù)雜基體中銅，可以消除常規(guī)火焰原子吸收法測(cè)銅時(shí)由于樣品基體復(fù)雜和校準(zhǔn)曲線基體差異太大使結(jié)果準(zhǔn)確度降低的情況，又可以使傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)加入法的煩瑣步驟得以簡(jiǎn)化，方法簡(jiǎn)便快速，試劑消耗少。萃取光度法二乙二硫代甲酸鈉(DDTC) 萃取光度法在我國(guó)為測(cè)定水質(zhì)銅的標(biāo)準(zhǔn)分析方法之一，標(biāo)準(zhǔn)法中介紹：“在氨性溶液中(pH 910) 銅與二乙氨基二硫代甲酸鈉作用，生成摩爾比為12的黃棕色絡(luò)合物?！逼渚彌_溶

16、液的配制為：“稱取氯化銨70 g溶于適量水中，加入570 mL 氨水，用水稀釋至1 000 mL?！苯?jīng)王強(qiáng)會(huì)12等人的研究表明，經(jīng)計(jì)算并用酸度計(jì)測(cè)定，該緩沖液的pH值都大于10 ，這與標(biāo)準(zhǔn)法所介紹的910是有些不相符的。差分脈沖伏安法常煥球13等人用鉛筆芯作為電極材料制成了供常規(guī)分析用的亞微盤(pán)電極。研究發(fā)現(xiàn)，在濃氨水介質(zhì)中，二價(jià)銅離子在自制的亞微盤(pán)工作電極上于+0.09V<VS、Ag-AgCl>處有一靈敏的不可逆還原峰。銅（）濃度在3×10-6 2×10-5 mol/L的范圍內(nèi)峰高與濃度有良好的線性關(guān)系。該電極制備簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，在差分脈沖伏安法測(cè)定廢水中的銅時(shí)，重

17、現(xiàn)性好，幾乎不存在殘留效應(yīng)，結(jié)果令人滿意。1.2.3銅離子探針的研究進(jìn)展1997 年，Czarinik 14等合成了羅丹明B酰肼，其可以選擇性識(shí)別銅離子，該熒光探針是基于銅離子催化羅丹明B酰肼水解生成強(qiáng)熒光的羅丹明B分子的。2006 年，Aijun Tong15等合成水楊醛羅丹明B酰腙，可以可逆性的熒光增強(qiáng)識(shí)別銅離子。也就是說(shuō)，在緩沖溶液中，當(dāng)加入銅離子時(shí)，內(nèi)酰胺螺環(huán)狀結(jié)構(gòu)被打開(kāi)，吸收和熒光增強(qiáng)，當(dāng)加入絡(luò)合劑EDTA 時(shí)，化合物表現(xiàn)出沒(méi)有吸收和熒光，而在此時(shí)再加入銅離子，熒光恢復(fù)。2007年，Yasuhiro Shiraishi16等人，合成了乙二胺乙酞乙酸羅丹明B衍生物，當(dāng)該探針與銅離子發(fā)生

18、作用的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生綠色的熒光，并發(fā)生藍(lán)移(45 nm)，其它離子如汞離子也可引起熒光增強(qiáng)，但最大發(fā)射波長(zhǎng)不會(huì)移動(dòng)。Yang等通過(guò)在酸性條件下羅丹明B-酰肼與硫氰酸甲間的一步反應(yīng)合成了一種Cu2+熒光探針。向該探針的乙腈/水溶液中添加Cu2+后，會(huì)造成熒光分子內(nèi)酰胺鍵斷裂，從而引起體系的熒光和紫外吸收明顯增強(qiáng)。利用該探針實(shí)現(xiàn)了水相中Cu2+熒光和紫外檢測(cè)，方法的線性范圍分別為0.20.4 和0.510 mol/L。他們將該方法應(yīng)用于自來(lái)水中Cu2+含量的測(cè)定，測(cè)定結(jié)果與原子吸收光譜方法測(cè)定結(jié)果一致。Zhao等在2009年設(shè)計(jì)合成了一種新型羅丹明類酰胺衍生物5，并將其應(yīng)用于水溶液和活體細(xì)胞中Cu2

19、+的檢測(cè)。這種比色探針對(duì)銅離子的反應(yīng)是瞬時(shí)可逆的，并且在其它金屬離子濃度很高的情況下也不會(huì)對(duì)銅離子的比色和熒光信號(hào)產(chǎn)生干擾，這一特征使其很好地滿足了生物醫(yī)學(xué)和環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的特殊要求。目前，該類探針已廣泛應(yīng)用于環(huán)境體系中銅離子濃度的檢測(cè)和生物活細(xì)胞銅離子分布成像實(shí)驗(yàn)，其優(yōu)異的綜合性能預(yù)示了極好的應(yīng)用前景17。2實(shí)驗(yàn)部分2.1主要儀器和試劑Hitachi F-2500 型熒光分光光度計(jì) 日本日立公司U-3010 紫外分光光度計(jì) 日本日立公司PHS-3E 型精密pH計(jì) 上海第三分析儀器廠FC104 電子天平 上海精密科學(xué)儀器有限公司UV-三用紫外分析儀 北京亞力思科學(xué)器材公司羅丹明B-8-羥基-喹啉

20、 - AR 實(shí)驗(yàn)室合成三羥甲基氨基甲烷 -AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司鹽酸 AR 湖南省株洲市化學(xué)工業(yè)研究所CuCl2·2H2O -AR 湖州化學(xué)試劑廠Ag+，Al3+，Ca2+，Cd2+，Co2+，Cr3+，F(xiàn)e2+，F(xiàn)e3+，K+，Mg2+，Na+，Zn2+的可溶性鹽均為分析純，實(shí)驗(yàn)用水為二次蒸餾水。2.2 實(shí)驗(yàn)方法2.2.1 溶液的配制5×10-4 mol/L 化合物3溶液（即母液）的配制：用稱量紙準(zhǔn)確稱取探針0.0031 g并轉(zhuǎn)入10 mL比色管中，往比色管中加入無(wú)水無(wú)醇（AR 天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）至刻度線，充分搖勻，密封，備用。 pH=7.00的tri

21、s-HCl緩沖溶液的配制：準(zhǔn)確稱取三（羥甲基）氨基甲烷（AR國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）1.5141 g于燒杯中，加入適量蒸餾水溶解并轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中，加蒸餾水水稀釋至刻度下約1cm處，用稀HCl（AR 湖南省株洲市化學(xué)工業(yè)研究所）調(diào)節(jié)至pH=7.00，并搖勻。3×10-2 mol/L的Cu（） 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取CuCl2·H2O（AR）0.0512 g 于10 mL比色管中，加入10 mL蒸餾水溶解并充分搖勻。3×10-3 mol/L的Cu（） 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確移取1 mL3×10-2 mol/L的Cu2+ 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10 m

22、L比色管中，并加入9 mL蒸餾水充分搖勻。3×10-4 mol/L的Cu（）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確移取1 mL3×10-3 mol/L的Cu2+ 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液于10 mL比色管中，并加入9 mL蒸餾水充分搖勻。以下儲(chǔ)備液的配制方法同上：3×10-2 mol/L 的S（）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取Na2S·9H2O（AR，天津市恒興化學(xué)試劑制造有限公司）0.7205 g；3×10-2 mol/L 的Ag() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取AgNO3（AR 湖南高純化學(xué)試劑廠）0.0510 g；3×10-2 mol/L 的Al() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的

23、配制：準(zhǔn)確稱取Al2(SO4)3（AR）0.1999 g。3×10-2 mol/L 的Ca() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取準(zhǔn)確稱取CaCl2（AR 天津市化學(xué)試劑公司）0.3330 g；3×10-2 mol/L 的Cd() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取Cd(NO3)2（AR）0.0093 g；3×10-2 mol/L 的Co() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取Co(NO3)2·6H2O（AR 天津市科密歐化學(xué)試劑制造有限公司）0.0873 g；3×10-2 mol/L 的Cr() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取Cr(NO3)3·9H2O（AR

24、北京五七六零一化工廠）1.2004 g；3×10-2 mol/L 的Fe() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取準(zhǔn)確稱取FeSO4（AR 湘中地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所）0.6024 g；3×10-2 mol/L 的Fe() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取準(zhǔn)確稱取FeCl3·6H2O（AR 臺(tái)山化工廠）0.8110 g；3×10-2 mol/L 的K() 標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取KNO3（AR 湘中地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所）0.3033 g；3×10-2 mol/L 的Mg（）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取MgCl2（AR 天津市風(fēng)船化學(xué)試劑科技有限公司）0.6099 g；3&#

25、215;10-2 mol/L 的Na（）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取NaNO3（AR）0.2550 g；3×10-2 mol/L 的Zn（）標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液的配制：準(zhǔn)確稱取準(zhǔn)確稱取ZnSO4（AR 天津市大茂化學(xué)試劑廠）0.8628 g；2.2.2熒光光譜及紫外光譜的測(cè)定準(zhǔn)確按順序量取母液、各種溶液于不同10 mL比色管中，使得比色管中溶液總體積3 mL，將比色管于UV-三用紫外分析儀下，觀察其溶液熒光顏色的變化。待反應(yīng)完全后，在Hitachi F-2500熒光分光光度計(jì)下，選擇激發(fā)/發(fā)射夾縫寬為5.0 nm/5.0 nm，光電倍增電壓PTM為400 V，用1 cm的石英比色皿盛入待測(cè)液，于

26、激發(fā)/發(fā)射波長(zhǎng)Eex/Eem=500.0 nm/576.0 nm處測(cè)其熒光強(qiáng)度；UV-Visible紫外儀上記錄400-700 nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外光譜。所有實(shí)驗(yàn)均在室溫下進(jìn)行，詳細(xì)記錄數(shù)據(jù)，并且用不同格式保存。3 結(jié)果與討論3.1溶劑的選擇考慮反應(yīng)物和生成物的溶解性、穩(wěn)定性等，以及反應(yīng)速率和反應(yīng)信號(hào)的強(qiáng)度。一般選取沸點(diǎn)相對(duì)較高與水互溶的溶劑如EtOH， DMF， DMSO， THF，CH3CN等，溶劑都要求為色譜純的。準(zhǔn)確稱量3份質(zhì)量為0.0031 g 探針,放置于10 ml規(guī)格的比色管中，于相同情況下分別加入10 ml蒸餾水、無(wú)水乙醇、乙腈。然后放進(jìn)超聲波儀器中，放置10分鐘，拿起觀察。溶

27、劑為蒸餾水、乙腈的比色管中有明顯的固體顆粒，而無(wú)水乙醇中則沒(méi)有，因此溶劑選擇為無(wú)水乙醇。3.2熒光光譜和紫外光譜滴定3.2.1溶液配制條件：V乙醇：VH2O=7:3，cprobe=5×10-4mol/L，總體積3 mL，滴定Cu2+。表1滴定實(shí)驗(yàn)各溶液配置如下樣品管號(hào)EqVprobe/mLV乙醇/mLVtris-HCl/mLVCu2+/mLc Cu2+/molL-110.20.092.010.870.033×10-420.40.092.010.840.0630.60.092.010.810.0940.80.092.010.780.1251.00.092.010.750.15

28、62.00.092.010.870.033×10-374.00.092.010.840.0686.00.092.010.810.0998.00.092.010.780.1210100.092.010.750.1511200.092.010.870.033×10-212400.092.010.840.0613600.092.010.810.0914800.092.010.780.12151000.092.010.750.151600.092.010.90003.2.2光譜性質(zhì)圖1 在EtOH /Tris（7:3, V/V）條件下，化合物3隨著Cu2+濃度的增加(0100 eq

29、uiv)，在激發(fā)波長(zhǎng)為576 nm處的熒光光譜。插圖：在576 nm處的熒光強(qiáng)度與Cu2+濃度的關(guān)系 無(wú)色 紫紅色 黑色 紅色圖2化合物3 (10 µM)和化合物3 (10 µM)+ Cu2+ (40 equiv)溶液的可見(jiàn)光及熒光顏色變化圖3 在576 nm處的熒光強(qiáng)度與Cu2+濃度增加(020 equiv)的線性關(guān)系圖4 在576 nm處Cu2+濃度與熒光強(qiáng)度的對(duì)比由圖1可知，不加Cu2+時(shí)，在EtOH /Tris（7:3, V/V）條件下溶液幾乎沒(méi)有熒光，說(shuō)明探針以螺酰胺閉環(huán)的形式存在，隨著Cu2+濃度的增加，在576 nm處熒光強(qiáng)度顯著提高，證明探針?lè)肿影l(fā)生了開(kāi)環(huán)，

30、形成了共軛體系較大的熒光體系。溶液的顏色由無(wú)色變成紫紅色，在365 nm手持熒光燈下溶液的熒光由黑色變成紅色（圖1），用肉眼即可很容易分辨出溶液中是否存在銅離子。在化合物3為40個(gè)當(dāng)量（eq）時(shí)，熒光最強(qiáng)。在3×10-63×10-4 mol/L范圍內(nèi)，在576 nm處呈良好的線性關(guān)系（圖3），這表明在很大的濃度范圍內(nèi)有望作定量檢測(cè)。固定化合物3的濃度，在分析物濃度相對(duì)較低范圍內(nèi)作滴定實(shí)驗(yàn)（所有滴定的濃度都有響應(yīng)），得到相應(yīng)的熒光強(qiáng)度。根據(jù)用分析物的不同濃度滴定時(shí)所得到得熒光強(qiáng)度，計(jì)算出相應(yīng)的(Fmin-FM)/(Fmin-Fmax)值并作(Fmin-F)/(Fmin-Fma

31、x)-LogM 圖（Fmin為背景熒光強(qiáng)度值，F(xiàn)max為反應(yīng)達(dá)飽和時(shí)的熒光強(qiáng)度值）如下圖4所示。線性回歸方程為Y=1.90656+0.39719X，相關(guān)系數(shù)R=0.995。測(cè)定15次探針空白，得標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.3，以三倍標(biāo)準(zhǔn)偏差計(jì)算得出檢測(cè)限為8.2 µM，表明靈敏度較高。3.3金屬離子的選擇性3.3.1溶液配制條件：V乙醇：VH2O=7:3，cprobe=5×10-4 mol/L，cMn+=3×10-2 mol/L，總體積3 mL。表2選擇實(shí)驗(yàn)各溶液配置如下樣品管號(hào)Mn+VProbe/mLV乙醇/mLVtris-HCl/mLMn+/mL1Ag+0.092.010.

32、840.062Al3+0.092.010.840.063Ca2+0.092.010.840.064Cd2+0.092.010.840.065Co2+0.092.010.840.066Cu2+0.092.010.840.067Cr2+0.092.010.840.068Fe2+0.092.010.840.069Fe3+0.092.010.840.0610K+0.092.010.840.0611Mg20.092.010.840.0612Na+0.092.010.840.0613Zn2+0.092.010.840.063.3.2 光譜性質(zhì)(a) (b) 圖5 在EtOH /Tris (7:3, v/v

33、, pH=7.00)下，化合物3 (10 µM)中加入不同金屬離子(40 equiv)后的 熒光光譜(a)及紫外光譜(b)(1-13分別代表Ag+,Ca2+,Cd2+,Co2+,Fe2+,K+,Mg2+,Na+,Zn2+,Al3+,Cr3+,Cu2+,Fe3+)此時(shí)溶液的最大吸收波長(zhǎng)在576 nm，本實(shí)驗(yàn)中對(duì)化合物3測(cè)試采用條件是在30的水中進(jìn)行，其中有機(jī)溶劑與水的比例是EtOH /Tris=7:3，V/V。從圖5可以看出，該探針對(duì)Cu2+的選擇性最強(qiáng)，而Al3+、Cr3+、Fe3+相對(duì)于其余的金屬離子，對(duì)Cu2+的選擇性有一定的干擾，可通過(guò)加入其對(duì)應(yīng)離子的掩蔽劑，排除其干擾。3.4

34、干擾離子的影響3.4.1溶液配制條件：V乙醇：VH2O=7:3，cprobe=5×10-4 mol/L，cMn+=3×10-2 mol/L，總體積3 mL。表3競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)各溶液配置如下樣品管號(hào)Mn+VProbe/mLV乙醇/mLVtris-HCl/mLVCu2+/mLV Mn+/mL1空白0.092.010.840.0602Ag+0.092.010.780.060.063Al3+0.092.010.780.060.064Ca2+0.092.010.780.060.065Cd2+0.092.010.780.060.066Co2+0.092.010.780.060.067Cr2+

35、0.092.010.780.060.068Fe2+0.092.010.780.060.069Fe3+0.092.010.780.060.0610K+0.092.010.780.060.0611Mg20.092.010.780.060.0612Na+0.092.010.780.060.0613Zn2+0.092.010.780.060.063.4.2光譜性質(zhì)圖6化合物3 (10 µM)與不同金屬離子(40 equiv)的熒光反應(yīng)（1-13分別代表Cu2+, Ag+, Al3+, Ca2+, Cd2+, Co2+, Cr2+, Fe2+, Fe3+, K+, Mg2+, Na+, Zn2

36、+）在化合物3 -Cu2+絡(luò)合物溶液中，加入相同物質(zhì)的量的一系列常見(jiàn)金屬陽(yáng)離子溶液，因Cu2+與化合物3絡(luò)合相對(duì)其余金屬離子較強(qiáng)，在上述選擇性實(shí)驗(yàn)中，掩蔽鐵、鉻、鋁離子的影響，各組溶液熒光吸收強(qiáng)度差別不大，說(shuō)明其余干擾離子的存在不影響其熒光探針對(duì)Cu2+的檢測(cè)。3.5pH的影響3.5.1溶液配制條件：V乙醇：VH2O=7:3，cprobe=5×10-4 mol/L，cCu2+=3×10-2 mol/L，總體積3 mL表4pH影響實(shí)驗(yàn)各溶液配置如下樣品管號(hào)pH值VProbe/mLV乙醇/mLVtris-HCl/mL13.000.092.010.8423.550.092.010

37、.8434.010.092.010.8444.450.092.010.8455.050.092.010.8465.510.092.010.8476.000.092.010.8486.530.092.010.8497.020.092.010.84107.480.092.010.84118.010.092.010.84128.500.092.010.84139.000.092.010.843.5.2 光譜性質(zhì)圖7 pH與溶液熒光強(qiáng)度的關(guān)系用稀鹽酸和氫氧化鈉調(diào)節(jié)tris-HCl緩沖溶液的pH值，用PHS-3E型pH計(jì)準(zhǔn)確測(cè)定其值，配制以上溶液后，在日立F-2500熒光分光光度計(jì)下進(jìn)行測(cè)定，由圖可知，

38、在pH為4.457.48之間溶液的熒光強(qiáng)度相差不大，比較穩(wěn)定。故可知，此化合物3檢測(cè)Cu2+的適宜pH范圍為4.457.48。3.6反應(yīng)機(jī)理的探討3.6.1溶液配制 條件：V乙醇：VH2O=7:3，cprobe=5×10-4 mol/L，cCu2+=3×10-2 mol/L，總體積3 mL。表5Job-Plot曲線實(shí)驗(yàn)各溶液配置如下比例VProbe/mLV乙醇/mLV銅離子(0.003M)Vtris-HCl/mL1:90.0062.0940.090.212:80.0122.0880.080.223:70.0182.0820.070.234:60.0242.0760.060.

39、2 45:50.0302.070.050.256:40.0362.0640.040.267:30.0422.0580.030.278:20.0482.0520.020.289:10.0542.0460.010.29 條件：V乙醇：VH2O=7:3，cprobe=5×10-4 mol/L，S2-=3×10-2 mol/L，總體積3 mL。表6可逆性實(shí)驗(yàn)各溶液配置如下樣品管號(hào)VProbe/mLV乙醇/mLVtris-HCl/mLVCu2+/mLVS2-/mL10.092.010.840.06020.092.010.780.060.063.6.2 光譜性質(zhì)圖8 室溫下，在EtOH

40、 /Tris (7:3, v/v), pH=7.00條件下用工作曲線法分析化合物3和Cu2+圖9 溶液熒光強(qiáng)度的變化：化合物3 (10 µM)+ Cu2+(40 eq)；化合物3 (10 µM)+ Cu2+(80 eq)+S2-由圖8可知，當(dāng)溶液中Cu2+與化合物3之比小于5:5時(shí)，隨著化合物3與Cu2+的比例的增加，溶液的熒光強(qiáng)度逐漸增大；當(dāng)溶液中Cu2+與化合物3之比大于5:5時(shí)，隨著化合物3與Cu2+的比例的增加，溶液的熒光強(qiáng)度迅速減小，所以可以確定Cu2+與探針是1:1配位。為了進(jìn)一步討論化合物3的可逆性，我們?cè)贓tOH /Tris (7:3, v/v, pH=7.

41、00) 溶液中存在10 µM的探針和40當(dāng)量的Cu2+，測(cè)試其熒光強(qiáng)度，毫不例外熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，然后加入過(guò)量的S2-再測(cè)試其熒光強(qiáng)度（圖9），發(fā)現(xiàn)幾乎沒(méi)有了熒光，結(jié)果表明化合物3鍵合銅離子的過(guò)程是可逆的，說(shuō)明此銅離子與化合物3發(fā)生了配位作用。可能的鍵合模型如圖10。圖10 加入Cu2+后化合物3的熒光變化鍵合模型3.結(jié)論（1）這種8-羥基喹啉配位的熒光探針是一種典型的“naked-eye”探針，具有紫紅色的熒光效應(yīng)，能夠很好地溶解于無(wú)水乙醇當(dāng)中；（2）在pH為4.457.48的范圍內(nèi)，這種探針對(duì)銅離子的選擇性和靈敏性高，是一種較好的檢測(cè)銅離子的熒光探針；（3）這是一種可逆反應(yīng)型的銅離子探針。參考文獻(xiàn)1 宋春霞基于羅丹明B的陽(yáng)離子熒光探針的研究D大連理工大學(xué)，2009.2 張麗珠羅丹明燃料的合成及作為離子探針的應(yīng)用研究D大連理工大學(xué)，2008.3 段二紅羅丹明B類衍生物的合成及表征D天津大學(xué)化工學(xué)院，2005.4 魯傳華，周雙生含硫Schiff堿銅()配合物的合成與表征J化學(xué)試劑, 2