一种铝离子检测荧光探针NHO及其制备方法和应用

本发明属于荧光探针，具体涉及一种铝离子检测荧光探针nho及其制备方法和应用。

背景技术：

1、铝(al)是一种常见的有色金属，具有良好的压延性、耐磨性、抗腐蚀性、铸造性，且有很好的常温机械性，能与多种金属制成性能优良的合金。其广泛分布于地壳和天然水体中，还被广泛用于食品添加剂、水处理、包装材料、药品、炊具等。al3+过量不仅会导致生物神经中枢系统中的酶、神经递质和神经纤维发生畸变，还会对人体的骨骼、肾脏和肝脏等器官造成严重损害，导致帕金森综合征等多种疾病的产生。因此，发展快速简便且能定量检测铝含量的方法具有重要的应用价值。

2、氨基酸有多个n和o原子，易于与硬碱铝离子络合。同时，其与其它有机配体相比，不仅廉价、无毒，而且合成方法简单。同时，将氨基酸连接到具有共轭体系的芳香族化合物上，易形成具有半刚性骨架的有机配体，这一方法可以有效的改变氨基酸的柔性，进而扩大氨基酸在构筑金属–有机配合物中的应用。

3、原子吸收光谱法(aas)，二硫腙比色法，电感耦合等离子体发射光谱法，电感耦合等离子体质量探针以及电化学方法等是目前铝离子检测最有效的方法，但是这些方法需要昂贵的仪器，严谨的实验条件，样品预处理比较复杂以及测量时间相对较长。相比较而言，基于有机小分子设计的荧光探针具有高选择性，高灵敏度，检测时间短，操作简单，检测成本低，毒性低以及可视化等优点而备受关注。因此，设计开发高灵敏度、高选择性以及低检出限的al3+荧光探针具有重要的使用价值。基于荧光增强现象，使用智能手机应用程序为彩色溶液输出捕获图像的rgb值。基于智能手机的比值传感器可以利用样品中的r/b值，给出线性范围和检出限，用于al3+的可视荧光定量。通过蓝红双发射荧光，基于智能手机的荧光探针为现场、快速和灵敏地检测复杂样品中的al3+提供了一种经济、便携和可靠的方法。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种铝离子检测荧光探针nho，该荧光探针nho对铝离子具有优异的选择性、低检出限、响应时间短，而且肉眼可见的颜色变化，可以快速地现场检测环境系统中微量的铝离子。

2、本发明还提供了所述铝离子检测荧光探针nho的制备方法和应用。

3、技术方案：为实现上述发明目的，本发明提供一种铝离子检测荧光探针nho，所述铝离子检测荧光探针nho以氨基酸衍生物和4-二乙基氨基水杨醛为荧光基团，且通过一步希夫碱缩合而制备，其结构如下式i所示：

4、

5、本发明所述的铝离子检测荧光探针nho的制备方法，包括如下步骤：

6、将马尿酸和苯甲醛在乙酸酐和乙酸钾存在下通过缩合反应得到中间体4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮；然后以4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮为原料和水合肼通过亲核开环反应，得到最终目标原料(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺；以目标原料(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺和化合物4-二乙基氨基水杨醛通过缩合反应得到荧光探针nho(n-((z)-3-(2-(z)-4-(二乙基氨基)-2-羟基亚苄基)肼基)-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺)。

7、其中，所述铝离子检测荧光探针nho制备的反应路线如下所示：

8、

9、所述反应路线中：中间体为(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺(a)；4-二乙基氨基水杨醛(b)；n-((z)-3-(2-(z)-4-(二乙基氨基)-2-羟基亚苄基)肼基)-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺(nho)为本发明所述检测铝离子荧光探针分子。

10、其中，所述马尿酸、苯甲醛、乙酸酐和乙酸钾混合，然后加热熔融，待反应完全后，将反应物料冷却至室温，再用饱和碳酸钠洗涤固体，将粗产品用乙酸乙酯萃取，分液，干燥，减压蒸馏除去溶剂，然后通过柱层析得到中间体4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮。

11、其中，所述中间体4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮和水合肼溶于有机溶剂甲醇中，然后加热回流搅拌，待反应完全后将反应液冷却至室温后，减压蒸馏除去有机溶剂后，通过柱层析得到目标原料(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺。

12、其中，所述(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺和4-二乙基氨基水杨醛溶解于有机溶剂乙醇中，将混合物料回流搅拌，反应完成后，将反应物料冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将粗产物通过重结晶纯化，得到荧光探针nho。

13、本发明所述的铝离子检测荧光探针nho在检测溶液中痕量铝离子中的应用。

14、进一步地，所述铝离子检测荧光探针nho制备成荧光试纸在检测溶液中痕量铝离子中的应用。

15、本发明所述的铝离子检测荧光探针nho在检测细胞中痕量铝离子的应用。

16、本发明所述的铝离子检测荧光探针nho与智能手机联合在实时、实地铝离子检测中的应用。

17、进一步通过，铝离子检测荧光探针nho与智能手机联合可以快速检测药物中铝离子含量

18、作为优选，所述nho的制备过程包括：

19、(1)(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺(a)的制备

20、将马尿酸、苯甲醛、乙酸酐和乙酸钾混合，然后加热熔融，待反应完全后，将反应物料冷却至室温，再用饱和碳酸钠洗涤固体，将粗产品用乙酸乙酯萃取，分液，干燥，减压蒸馏除去溶剂，然后通过柱层析(乙酸乙酯:石油醚＝1:10)得到中间体4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮。

21、将中间体4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮和水合肼溶于甲醇中，加热回流搅拌4小时后，将反应液冷却至室温后，减压蒸馏除去有机溶剂，通过柱层析(甲醇:二氯甲烷＝1:15)得到黄色目标原料(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺(a)。

22、(2)制备荧光增强型铝离子荧光探针nho

23、将(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺(a)和4-二乙基氨基水杨醛(b)溶解于乙醇溶剂中，将反应体系于80℃下回流搅拌，反应完成后，将反应体系冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将粗产物通过重结晶纯化，得到荧光探针分子nho。

24、本发明设计了一种全新结构的以基于水杨醛衍生物为母体的席夫碱型荧光探针nho。该铝离子检测荧光探针母体结构中，4-二乙氨基水杨醛是较好的荧光团，具有出色的稳定性和多个修饰位点，并且二乙基氨基可作为电子供体基团，。马尿酸衍生物作为荧光基团具有诸多优点，且具有很好的生物相容性以及生物毒性低。同时，本探针与现有技术中以嘌呤结构为母体的探针相比，合成路线短，产率高，溶解性好，原料成本低，而且对al3+具有独特的灵敏度(不受其他离子的干扰)、检出限低、比色荧光双通道，可以成功地制备荧光试纸检测水溶液中的微量al3+。

25、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

26、本发明通过利用一步法通过4-二乙氨基水杨醛和(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺缩合制备的比色荧光双通道荧光探针nho，对铝离子具有专一性识别，响应时间短，灵敏度高，肉眼可见的颜色变化。同时，结合智能手机rgb软件辅助功能，为环境中痕量的al3+离子提供了一种简单、便捷、低成本的测量工具，而且检出限低至24.8nm，有效地实现了实时、现场铝离子的检测。更重要的是该探针制备方法简单，所得产品为固体粉末，易于存储，稳定性好，此外，该探针毒性低，细胞穿透能力强，可以有效地检测hela细胞内痕量的铝离子。总之，nho高性能检测铝离子的优势，为后续开发手提式简便铝离子检测试剂盒提供了研究基础。

技术特征：

1.一种铝离子检测荧光探针nho，其特征在于，所述铝离子检测荧光探针nho其结构如下式i所示：

2.根据权利要求1所述的铝离子检测荧光探针nho，其特征在于，所述所述铝离子检测荧光探针nho以氨基酸衍生物和4-二乙基氨基水杨醛为荧光基团。

3.一种权利要求1所述的铝离子检测荧光探针nho的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述铝离子检测荧光探针nho制备的反应路线如下所示：

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述马尿酸、苯甲醛、乙酸酐和乙酸钾，通过加热熔融，待反应完全后，冷却至室温，然后用饱和碳酸钠洗涤固体，再用乙酸乙酯萃取，分液，干燥，除去溶剂后，通过柱层析得到中间体4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述中间体4-苯亚甲基-2-苯基-2-噁唑英-5-酮溶于有机溶剂甲醇中，然后加入水合肼，加热回流搅拌，待反应完全后将反应液冷却至室温后，减压蒸馏除去有机溶剂，通过柱层析得到最终目标原料(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺。

7.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述(z)-n-(3-肼基-3-氧代-1-苯基丙-1-烯-2-基)苯甲酰胺和4-二乙基氨基水杨醛溶解于有机溶剂乙醇中，将混合物料回流搅拌，反应完成后，将反应物料冷却至室温，减压蒸馏除去溶剂，将粗产物通过重结晶纯化，得到荧光探针nho。

8.一种权利要求所述的铝离子检测荧光探针nho在检测溶液中痕量铝离子中的应用。

9.一种权利要求1所述的铝离子检测荧光探针nho优选在检测细胞中痕量铝离子的应用。

10.一种权利要求1所述的铝离子检测荧光探针nho与智能手机联合在实时、实地铝离子检测中的应用。

技术总结
本发明公开了一种铝离子检测荧光探针NHO及其制备方法和应用，该铝离子检测荧光探针NHO对铝离子拥有很强的选择性，响应时间快，络合后肉眼可见的明显荧光增强以及低检出限，其结构如下式I所示。本发明以氨基酸衍生物和4‑(二乙氨基)水杨醛为荧光基团，通过缩合反应制备希夫碱型荧光探针NHO。该荧光探针制备方法简单，原料易得，所得产品为固体粉末，易于存储。

技术研发人员：许海燕,段龙飞,林宇晨
受保护的技术使用者：江苏科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5