一种检测零价钯的近红外荧光探针及其制备方法与流程

本发明属于重金属检测技术领域，具体涉及一种检测零价钯的近红外荧光探针及其制备方法。

背景技术：

钯是第五周期VIII族铂系元素的成员，是银白色过渡金属，具有良好的延展性和可塑性，广泛应用于航天、航空等高科技领域以及汽车制造业，同时也是国际贵金属投资市场上的重要投资品种。然而，钯的广泛应用，造成的钯残留给环境带来了钯污染。钯是一种亲硫元素，环境中残留的钯有可能通过食物链的富集进入身体，与体内含有硫元素的氨基酸、蛋白质或其他生物大分子结合，进而危害人体健康，譬如偏头疼、面部麻痹等。当前世界上已有许多国家在食品药品方面严格控制重金属钯的含量，比如：每人每天饮食摄入的钯不得超过1.5-15μg，供口服原料药中钯含量不得超过10ppm，供注射用的原药中钯含量不得超过1ppm。因此，研究兼具高灵敏度和高选择性的钯检测方法具有非常重要的实际意义。

传统的钯检测方法包括原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法等，但这些方法具有明显的缺点，如费用昂贵、设备要求高、操作人员技术要求高等。相比之下，荧光探针具备花费少、简便、灵敏度高、原位检测等优点，可以实现快速高效检测重金属钯，逐渐成为环境检测、化工、生物等领域不可缺少的研究方法。因而，研究并发展新型荧光探针在钯检测方面具有较强的实际应用价值。

技术实现要素：

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种检测零价钯的近红外荧光探针。

本发明的另一目的在于提供上述近红外荧光探针的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述近红外荧光探针在零价钯含量检测中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种检测零价钯的近红外荧光探针，所述近红外荧光探针的化学结构如式(I)所示：

上述检测零价钯的近红外荧光探针的制备方法，包括以下制备步骤：将亚甲基蓝、水、有机溶剂、碳酸氢钠和连二亚硫酸钠混合均匀后，40-60℃反应2-4h，冷至室温，分液，保留有机溶剂层；然后在冰浴条件下，加入碳酸钾，滴加氯甲酸烯丙酯，室温反应后萃取，浓缩有机相，经柱层析纯化，即可得到所述检测零价钯的近红外荧光探针。其合成路线图如图1所示。

所述的有机溶剂包括甲苯、苯等，优选甲苯。

优选地，所述的亚甲基蓝、连二亚硫酸钠和氯甲酸烯丙酯的摩尔比为1:(2～4):(1.2～3)。

优选地，所述的萃取是指用体积比为1:1的水和二氯甲烷的混合溶剂进行萃取。

上述近红外荧光探针作为比色探针或荧光探针用于零价钯的含量检测。

本发明的制备方法及所得到的产物具有如下优点及有益效果：

(1)本发明近红外荧光探针的合成只需要一步，并且后处理过程简单，易于操作，产物易得；

(2)本发明近红外荧光探针用于零价钯的含量检测可以通过裸眼观察颜色的变化，实现快速直接的判定结果；

(3)本发明的近红外荧光探针实现了紫外响应，裸眼监测，快速检测金属钯，特异性高，基于其特异性和显著的颜色和荧光变化，该探针可作为快速检测金属钯的指示剂；

(4)本发明的近红外荧光探针的激发和发射波长都达到了近红外区域，有利于生物体系的检测。

附图说明

图1是本发明有机小分子探针(I)的合成路线图；

图2是本发明实施例所得有机小分子探针(I)的¹H-NMR谱图；

图3是本发明实施例所得有机小分子探针(I)的¹³C-NMR谱图；

图4是实施例1所得探针(I)的紫外吸收强度随零价钯浓度的变化曲线图；

图5是实施例1所得探针(I)的荧光发射强度随零价钯浓度的变化曲线图；

图6是实施例1所得探针(I)对不同金属离子的选择性柱状图；

图7是实施例1所得探针(I)的溶液在零价钯加入前后的溶液颜色对比图；

图8是实施例1所得探针(I)的溶液在零价钯加入前后的溶液荧光对比图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

对于未特别注明的参数，可参照常规技术进行。核磁谱采用瑞士Bruker公司Avance III 400MHz核磁共振仪测定，氘代氯仿做溶剂。荧光光谱采用日本日立公司FL-4500荧光光谱仪测定。紫外光谱采用日本岛津公司UV-2450测定。实施例1

本实施例的一种有机小分子探针(I)的合成，具体合成步骤如下：

将亚甲基蓝(748mg，2.0mmol)，碳酸氢钠(600mg，7.1mmol)和连二亚硫酸钠(696mg，4.0mmol)加入到50ml苯和15ml水中，40度反应4小时。冷至室温，分液，保留苯层。冰浴下，往苯溶液中，加入碳酸钾(600mg，7.1mmol)，然后将288μL氯甲酸烯丙酯(2.4mmol)缓慢滴加到上述溶液中。滴加完毕，室温反应过夜。反应完成后，减压浓缩，加入水(100ml)和二氯甲烷(100ml)萃取，有机相再用水洗3次。收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，浓缩，经柱层析即可得有机小分子探针(I)129mg，产率17.5％。所得产物的核磁氢谱图和碳谱图分别如图2和图3所示。产物鉴定数据如下：

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.40(d,J＝8.8Hz,2H),6.69(d,J＝2.8Hz,2H),6.66(d,J＝2.8Hz,1H),6.64(d,J＝2.8Hz,1H),6.04–5.90(m,1H),5.34-5.27(m,1H),5.25-5.19(m,1H),4.71(d,J＝4.3Hz,2H),2.95(s,12H)；

¹³C NMR(101MHz,CDCl₃)δ154.31,148.82,132.81,132.56,128.34,126.98,117.43,111.10,110.39,66.64,40.71。

实施例2

本实施例的一种有机小分子探针(I)的合成，具体合成步骤如下：

将亚甲基蓝(748mg，2.0mmol)，碳酸氢钠(600mg，7.1mmol)和连二亚硫酸钠(1.00g，5.7mmol)加入到50ml甲苯和15ml水中，50度反应3小时。冷至室温，分液，保留甲苯层。冰浴下，往甲苯溶液中，加入碳酸钾(600mg，7.1mmol)，然后将480μL氯甲酸烯丙酯(4.0mmol)缓慢滴加到上述溶液中。滴加完毕，室温反应过夜。反应完成后，减压浓缩。加入水(100ml)和二氯甲烷(100ml)萃取，有机相再用水洗3次。收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，浓缩，经柱层析即可得有机小分子探针(I)147mg，产率19.9％。产物鉴定数据同实施例1。

实施例3

本实施例的一种有机小分子探针(I)的合成，具体合成步骤如下：

将亚甲基蓝(748mg，2.0mmol)，碳酸氢钠(600mg，7.1mmol)和连二亚硫酸钠(1.39g，8.0mmol)加入到50ml甲苯和15ml水中，60度反应2小时。冷至室温，分液，保留甲苯层。冰浴下，往甲苯溶液中，加入碳酸钾(600mg，7.1mmol)，然后将720μL氯甲酸烯丙酯(6.0mmol)缓慢滴加到上述溶液中。滴加完毕，室温反应过夜。反应完成后，减压浓缩。加入水(100ml)和二氯甲烷(100ml)萃取，有机相再用水洗3次。收集有机相，加入无水硫酸镁干燥，浓缩，经柱层析即可得有机小分子探针(I)169mg，产率22.9％。产物鉴定数据同实施例1。

性能测试：

(1)探针(I)的紫外吸收强度随零价钯浓度的变化：

取Pd(PPh₃)₄和实施例1制备的有机小分子探针(I)各自溶于二甲基亚砜中，分别配制成2mM和10mM储备液。取探针(I)储备液用二甲基亚砜稀释，配制成10μM的探针(I)溶液(待测液)。采用紫外分光光度计测定探针(I)溶液与Pd(PPh₃)₄在室温下孵育30分钟后的紫外吸收光谱。测试结果如图4所示。随着Pd(PPh₃)₄的浓度增加，657nm处的吸光度逐渐增加。

(2)探针(I)的荧光发射强度随零价钯浓度的变化：

取Pd(PPh₃)₄和实施例1制备的有机小分子探针(I)各自溶于二甲基亚砜中，各配制成2mM储备液和10mM储备液。取探针(I)储备液用二甲基亚砜稀释，配制成10μM的探针(I)溶液(待测液)。采用荧光分光光度计测定在不同浓度的Pd(PPh₃)₄下的荧光光谱，探针(I)与Pd(PPh₃)₄在室温下孵育30分钟后进行测试。测试结果如图5所示。探针(I)在650nm激发下，荧光发射非常微弱，滴加Pd(PPh₃)₄后，681nm处出现一个新的发射峰，并随着Pd(PPh₃)₄浓度的增加，681nm处荧光强度逐渐增强。

(3)探针(I)对不同离子的选择性：

同(1)与(2)中待测液相同的配制方法分别配置紫外和荧光待测液，采用紫外和荧光分光光度计测定探针(I)与不同离子孵育下的紫外荧光变化，探针(I)与Pd(PPh₃)₄在室温下孵育30分钟后进行测试。其中Pd(PPh₃)₄的最终浓度为30μM(3倍当量)，其他金属离子的最终浓度为100μM(10倍当量)。紫外和荧光光谱的测试方法分别同(1)和(2)。测试结果如图6所示。由图6A可看出，探针(I)与Pd(PPh₃)₄孵育后，657nm处的吸收强度明显增加，而与其他金属离子孵育后，657nm处的吸收强度没有明显变化；由图6B可看出，探针(I)与Pd(PPh₃)₄孵育后，681nm处的荧光发射强度明显增加，而与其他金属离子孵育后，荧光强度没有明显变化，说明探针(I)对零价钯具有很好的选择性响应。

(4)探针(I)对零价钯的可视化检测：

同(1)中待测液相同的配制方法配置两份探针(I)溶液，进行可视化检测，往其中一份加入3当量的Pd(PPh₃)₄，室温孵育30min，进行肉眼观察，结果如图7所示。由图7可以看出，加入Pd(PPh₃)₄后，体系的颜色发生了非常显著的改变，由透明白色(图7左)变为淡蓝色(图7右)。通过凝胶成像系拍照的结果表明，探针体系没有荧光发射(图8左)，加入Pd(PPh₃)₄后，体系有强烈的红色荧光发射(图8右)。以上结果表明，探针(I)具有紫外响应，可以通过裸眼观测颜色和荧光变化来快速检测零价钯。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。