8-氨基喹啉酰胺衍生物、制备方法、应用及其荧光分析的方法转让专利
申请号 : CN201810630763.2
文献号 : CN108752272B
文献日 : 2021-02-19
发明人 : 张祯 , 宋欢欢
申请人 : 西安交通大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种基于8-氨基喹啉酰胺衍生物同时对Zn2+和Cd2+进行荧光分析的方法,其特征在于,8-氨基喹啉酰胺衍生物的化学结构为
2+
所述8-氨基喹啉酰胺衍生物对Zn 进行荧光分析的方法,包括以下步骤:
1b)称取8-氨基喹啉酰胺衍生物及乙腈,再将8-氨基喹啉酰胺衍生物溶解到乙腈中,得
8-氨基喹啉酰胺衍生物的乙腈溶液,其中,8-氨基喹啉酰胺衍生物的乙腈溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度为(1-10)mM;
2b)将步骤1b)得到的8-氨基喹啉酰胺衍生物的乙腈溶液放置于离心管中,然后向离心管中分别加入M组不同体积的Zn2+标准溶液,再通过HEPES缓冲溶液进行定容,得到M组混合溶液,其中,M组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为(10-50)μM,M组混合溶液中
8-氨基喹啉酰胺衍生物与Zn2+的物质的量的比为1:(0-5),然后再将得到的M组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将M组混合溶液分别放置到石英比色皿中,然后测量M组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据M组混合溶液的荧光发射光谱对Zn2+进行荧光分析;
所述8-氨基喹啉酰胺衍生物对Cd2+进行荧光分析的方法,包括以下步骤:
1c)称取8-氨基喹啉酰胺衍生物及乙腈,再将8-氨基喹啉酰胺衍生物溶解到乙腈中,得
8-氨基喹啉酰胺衍生物的乙腈溶液,其中,8-氨基喹啉酰胺衍生物的乙腈溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度为(1-10)mM;
2c)将步骤1c)得到的8-氨基喹啉酰胺衍生物的乙腈溶液放置于离心管中,再向离心管中分别加入N组不同体积的Cd2+标准溶液,然后再通过乙腈定容,得N组混合溶液,其中,N组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为(10-50)μM,N组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物与Cd2+的物质的量的比为1:(0-4.2),然后再将得到的N组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将N组混合溶液分别放置到石英比色皿中,并测量N组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据N组混合溶液的荧光发射光谱对Cd2+进行荧光分析。
2+ 2+
2.根据权利要求1所述的基于8-氨基喹啉酰胺衍生物同时对Zn 和Cd 进行荧光分析的方法,其特征在于,步骤2b)中将得到的M组混合溶液放置到25℃恒温水浴中保温(5-10)min;
步骤2b)测量M组混合溶液的荧光发射光谱的过程中,激发及发射狭缝宽度为(2.5-5)nm,光电倍增管电压为700V,且通过(320-350)nm的波长进行激发。
3.根据权利要求1所述的基于8-氨基喹啉酰胺衍生物同时对Zn2+和Cd2+进行荧光分析的方法,其特征在于,步骤2c)中将得到的N组混合溶液放置到25℃恒温水浴中保温(5-10)min;
步骤2c)中测量N组混合溶液的荧光发射光谱的过程中,激发及发射狭缝宽度为(2.5-
5)nm,光电倍增管电压为700V,且用330-350nm的波长进行激发。
说明书 :
8-氨基喹啉酰胺衍生物、制备方法、应用及其荧光分析的方法
技术领域
背景技术
人体“生命之花”。人体内适量的Zn2+可以帮助伤口愈合,促进婴儿生长,起到维持味觉和嗅觉正常功能等作用。缺乏Zn2+会导致发育缓慢及智力障碍、免疫及生殖功能下降等众多疾
2+
病;Zn 摄入过量也会引发一些如阿尔茨海默病、前列腺增生、免疫系统紊乱和急性肾衰竭
等疾病。镉离子(Cd2+)广泛地使用于矿物的冶炼、电镀等工业生产,是众多重金属污染物中
的一种。通过摄入受污染的食物和水,Cd2+可以通过消化系统进入生物体内且难于排泄,进
而在肝脏及肾脏富集,干扰肾功能和生殖功能,引起肾功能不全、钙代谢紊乱和癌症等严重
2+ 2+
的疾病。因此,发展用于便捷高效地分析检测Zn 和Cd 的试剂和方法,具有重要的研究意
义和应用价值。
等卓越性能,已引起广泛关注并得到了迅速发展(Zn2+荧光探针:Sens.Actuators B-
Chem.2018,254:533-541;J.Mater.Chem.C 2017,5:9651-9658;Sens.Actuators B-
Chem.2017,245:129-136;Sens.Actuators B-Chem.2017,244:1045-1053;
J.Photochem.Photobiol.A 2017,334:86-100;Synth.Met.2017,232:17-24;Anal.Methods
2017,9:1119-1124;Sens.Actuators B-Chem.2016,227:242-247;RSC Adv.2016,6:11388-
11399;J.Photochem.Photobiol.A 2016,321:99-109;J.Lumines.2016,177:40-47;
Sens.Actuators B-Chem.2015,207:563-570;RSC Adv.2015,5:44463-44469;RSC
Adv.2015,5:41905-41913;Sens.Actuators B-Chem.2013,176:775-781;Cd2+荧光探针:
Sens.Actuators B-Chem.2017,251:877-884;Dyes Pigment.2017,139:208-217;
Org.Biomol.Chem.2017,15:2211-2216;New J.Chem.2017,41:14746-14753;
J.Fluoresc.2017,27:1109-1115;Chem.Eur.J.2016,22:8579-8585;Dyes Pigment.2016,
133:339-344;Tetrahedron 2016,72:3213-3220;Dalton Trans.2015,44:5763-5770;
Dalton Trans.2015,44:104-109;Tetrahedron Lett.2015,56:1322-1327;
Sens.Actuators B-Chem.2014,204:655-658;J.Phys.Chem.A 2011,115:8234-8241)。但是,目前已报道的Zn2+和Cd2+荧光探针大多是单选择性探针,只能检测Zn2+和Cd2+其中的一种金属离子。同时,由于Zn2+和Cd2+都是IIB族元素,具有高度相似的物理和化学性质,很多Zn2+和Cd2+单选择性荧光探针表现出对Zn2+和Cd2+相似的荧光响应信号,从而造成对两种离子检
2+ 2+
测的相互干扰。并且,这些Zn 和Cd 荧光探针大多是基于单一发射峰强度分析,容易受到
仪器误差、检测环境的改变和人为误差等各种外界因素导致的对荧光检测信号的干扰。
发明内容
基喹啉酰胺衍生物的浓度为(1-10)mM;
混合溶液,其中,M组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为(10-50)μM,M组混合溶
液中8-氨基喹啉酰胺衍生物与Zn2+的物质的量的比为1:(0-5),然后再将得到的M组混合溶
液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将M组混合溶液分别放置到石英比色皿
中,然后测量M组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据M组混合溶液的荧光发射光谱对Zn2+进
行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为(1-10)mM;
酰胺衍生物与Cd2+的物质的量的比为1:(0-4.2),然后再将得到的N组混合溶液放置到恒温
水浴中进行保温,待其作用平衡,再将N组混合溶液分别放置到石英比色皿中,并测量N组混
合溶液的荧光发射光谱,最后根据N组混合溶液的荧光发射光谱对Cd2+进行荧光分析。
同时利用8-氨基喹啉酰胺衍生物中酰胺结构的去质子化及异构化特性来提高金属离子的
选择性,并且在8-氨基喹啉酰胺衍生物中引入丙炔基胺基团以形成合适的空腔结构,以便
与金属离子发生配位。因此,通过金属离子与配体不同的结合方式,8-氨基喹啉酰胺衍生物
2+ 2+
可以在不同的溶剂里区分检测Zn 及Cd 。在水中,8-氨基喹啉酰胺衍生物中的三个N原子
和炔基与Zn2+进行配位,并且酰胺上的氢发生去质子化作用;在乙腈中,8-氨基喹啉酰胺衍
生物中的酰胺发生异构化形成C=N双键的烯醇结构,异构化后的三个N原子和炔基与Cd2+进
行配位,从而达到通过不同的结合机理实现在不同溶剂中区分检测Zn2+及Cd2+的目的。另
外,8-氨基喹啉酰胺衍生物分别结合Zn2+及Cd2+离子后,均在原荧光发射峰的长波方向产生
明显的新荧光发射峰,实现分别在不同溶剂中对Zn2+和Cd2+的双波长荧光比率检测,有效减
少外界环境变化等因素对荧光信号测量的干扰,检测特异性高。经实验,利用本发明在检测
过程中,在水中,其他常见金属离子对Zn2+的分析不产生明显干扰;在乙腈中,其他常见金属离子对Cd2+的分析不产生明显干扰,检测灵敏度高,当Zn2+或Cd2+浓度为4μM时也能产生明显的荧光响应,并且响应时间短,有利于Zn2+或Cd2+的快速检测。最后需要说明的是,本发明提供的8-氨基喹啉酰胺衍生物是一种双功能比率型荧光探针,具有合成方法简单、合成成本
低、检测高效、检测方便及操作简单的优点,在环境及生物等领域具有广泛的应用前景。
附图说明
具体实施方式
基喹啉酰胺衍生物的浓度为10mM;
组混合溶液,其中,26组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为20μM,26组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物与Zn2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:
1、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、
1:3.8、1:4、1:4.2、1:4.4、1:4.6、1:4.8及1:5,然后再将得到的26组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将26组混合溶液分别放置到石英比色皿中,然后测量26组
混合溶液的荧光发射光谱,最后根据26组混合溶液的荧光发射光谱对Zn2+进行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为1mM;
组混合溶液,其中,14组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为50μM,14组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物与Zn2+的物质的量的比为1:0、1:0.4、1:0.8、1:1.2、1:1.4、1:1.8、
1:2.2、1:2.6、1:3、1:3.4、1:3.8、1:4.2、1:4.6及1:5,然后再将得到的14组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将14组混合溶液分别放置到石英比色皿中,然后测
量14组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据14组混合溶液的荧光发射光谱对Zn2+进行荧光
分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为10mM;
组混合溶液,其中,26组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为10μM,26组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物与Zn2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:
1、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、
1:3.8、1:4、1:4.2、1:4.4、1:4.6、1:4.8、1:5,然后再将得到的26组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将26组混合溶液分别放置到石英比色皿中,然后测量26组
混合溶液的荧光发射光谱,最后根据26组混合溶液的荧光发射光谱对Zn2+进行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为2mM;
离心管中分别加入26组不同体积的Zn 标准溶液,再通过HEPES缓冲溶液进行定容,得到26
组混合溶液,其中,26组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为20μM,26组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物与Zn2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:
1、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、
1:3.8、1:4、1:4.2、1:4.4、1:4.6、1:4.8、1:5,然后再将得到的26组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将26组混合溶液分别放置到石英比色皿中,然后测量26组
混合溶液的荧光发射光谱,最后根据26组混合溶液的荧光发射光谱对Zn2+进行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为8mM;
组混合溶液,其中,13组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为40μM,13组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物与Zn2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.4、1:1、1:1.2、1:1.8、1:
2.4、1:2.6、1:3.2、1:3.4、1:4、1:4.6、1:4.8及1:5,然后再将得到的13组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将13组混合溶液分别放置到石英比色皿中,然后测量
2+
13组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据13组混合溶液的荧光发射光谱对Zn 进行荧光分
析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为10mM;
中,22组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为20μM,22组混合溶液中8-氨基喹啉
2+
酰胺衍生物与Cd 的物质的量的比分别为1:0、1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2、1:
1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、1:3.8、1:4及
1:4.2,然后再将得到的22组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将22
组混合溶液分别放置到石英比色皿中,并测量22组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据22
2+
组混合溶液的荧光发射光谱对Cd 进行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为1mM;
中,13组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为50μM,13组混合溶液中8-氨基喹啉
酰胺衍生物与Cd2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.4、1:0.8、1:1、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、
1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.8及1:4.2,然后再将得到的13组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将13组混合溶液分别放置到石英比色皿中,并测量13组混合溶液的荧
光发射光谱,最后根据13组混合溶液的荧光发射光谱对Cd2+进行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为10mM;
中,12组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为10μM,12组混合溶液中8-氨基喹啉
酰胺衍生物与Cd2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.4、1:0.6、1:1.2、1:1.4、1:1.6、1:1.8、1:
2.8、1:3、1:3.2、1:3.8及1:4.2,然后再将得到的12组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将12组混合溶液分别放置到石英比色皿中,并测量12组混合溶液的荧
光发射光谱,最后根据12组混合溶液的荧光发射光谱对Cd2+进行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为8mM;
中,22组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为30μM,22组混合溶液中8-氨基喹啉
酰胺衍生物与Cd2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2、1:
1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、1:3.8、1:4及
1:4.2,然后再将得到的22组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将22
组混合溶液分别放置到石英比色皿中,并测量22组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据22
组混合溶液的荧光发射光谱对Cd2+进行荧光分析。
基喹啉酰胺衍生物的浓度为2mM;
心管中分别加入22组不同体积的Cd 标准溶液,然后再通过乙腈定容,得22组混合溶液,其
中,22组混合溶液中8-氨基喹啉酰胺衍生物的浓度均为20μM,22组混合溶液中8-氨基喹啉
酰胺衍生物与Cd2+的物质的量的比分别为1:0、1:0.2、1:0.4、1:0.6、1:0.8、1:1、1:1.2、1:
1.4、1:1.6、1:1.8、1:2、1:2.2、1:2.4、1:2.6、1:2.8、1:3、1:3.2、1:3.4、1:3.6、1:3.8、1:4及
1:4.2,然后再将得到的22组混合溶液放置到恒温水浴中进行保温,待其作用平衡,再将22
组混合溶液分别放置到石英比色皿中,并测量22组混合溶液的荧光发射光谱,最后根据22
组混合溶液的荧光发射光谱对Cd2+进行荧光分析。
离子浓度均为20μM,再用HEPES缓冲溶液定容到1mL,然后再将含有金属离子的溶液都放置
到25℃恒温水浴中保温10min,最后再分别将样品都放置于光径为1cm、体积为1mL的石英比
色皿中,设置激发及发射狭缝宽度为5nm,光电倍增管电压为700V,用321nm的波长激发,测
量其荧光发射光谱。
离子浓度均为20μM,然后用乙腈定容到1mL,再将含有金属离子的溶液都放置到25℃恒温水
浴中保温10min,然后再分别将样品放置于光径为1cm、体积为1mL的石英比色皿中,设置激
发及发射狭缝宽度为5nm,光电倍增管电压为700V,用335nm的波长激发,测量其荧光发射光
谱。
Cd2+的检测不受其他各种常见金属离子的干扰。结合图1a、图1b、图2a及图2b所示结果表明,在不同溶剂中探针可分别选择性检测和区分Zn2+与Cd2+,具有很高的检测特异性,是一种双
功能荧光探针。
施例六中的荧光发射光谱;图3b为Zn 浓度在0-100μM范围内,20μM 8-氨基喹啉酰胺衍生物在水中与Zn2+作用后,体系在498与416nm荧光发射波长处荧光强度的比值对Zn2+浓度的工
作曲线。图4a为8-氨基喹啉酰胺衍生物在乙腈中对Cd2+进行荧光分析的实施例十一中的荧
光发射光谱;图4b为Cd2+浓度在0-84μM范围内,20μM 8-氨基喹啉酰胺衍生物在乙腈中与Cd2+ 2+
作用后,体系在500与405nm荧光发射波长处的荧光强度的比值对Cd 浓度的工作曲线。
逐渐产生新的荧光发射峰且强度逐渐增强。体系在498与416nm发射波长处荧光强度的比值
随Zn2+浓度增大逐渐增大,在0-40μM浓度范围内呈线性关系,当Zn2+浓度约90μM时达到最大值。检测灵敏度高,当Zn2+的浓度为4μM时也能产生明显的荧光响应。图4a及图4b所示结果表明,在乙腈中随着Cd2+浓度的提高,8-氨基喹啉酰胺衍生物在405nm处的荧光发射强度逐渐
降低但不消失,在500nm处逐渐产生新的荧光发射峰且强度逐渐增强。体系在500与405nm发
射波长处荧光强度的比值随Cd2+浓度增大而逐渐增大,在0-20μM浓度范围内呈线性关系,当Cd2+浓度约60μM时达到最大值。检测灵敏度高,当Cd2+的浓度为4μM时也能产生明显的荧光
2+ 2+
响应。因此,该8-氨基喹啉酰胺衍生物对Zn 和Cd 都具有很高的检测灵敏性。
保温时间的变化。