一種苯并吲哚方酸菁比色探針、制備方法及應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及化學分析測試技術領域，特別是一種苯并吲哚方酸菁比色探針、制備 方法及應用。
【背景技術】
[0002] 鐵和銅是維持人體正常生理機能或組織結構所必須的微量元素，鐵是人體血紅蛋 白、肌球蛋白和細胞色素中的重要成分。研究表明，缺鐵會引起缺鐵性貧血和再生障礙性貧 血，容易使人產生四肢無力和氣喘癥狀；當機體內的銅離子濃度超出或低于細胞所需的濃 度范圍時就會擾亂生命系統的正常活動而使細胞中毒，從而引起嚴重的銅代謝障礙疾病， 比如肝豆狀核變性疾病，阿耳茨海默氏早老性癡呆病，Menkes綜合癥等。為此各國政府部 門都采取了各種有效措施來改善國民的攝鐵、攝銅的生理環境，如在人們日常必須的食鹽 或食品中添加微量鐵。然而，過多的攝入鐵或銅會在腦、腎、肝等部位聚集而引起病變，環境 中微量的銅離子污染，可以通過生物鏈作用而產生富集，當人飲用或食用受銅離子污染的 水和食物，導致體內銅離子含量過高時，便會引發各種不治之癥。因此，就有必要對自然 環境和生物體內的銅離子進行檢測。設計與合成對銅離子具有選擇性識別功能的化學傳感 器近年來備受關注，已經成為化學科學、環境科學和生命科學等領域的研究熱點。
[0003] 現有技術中，有文獻報道有關采用熒光化學傳感器來識別Fe3+,例如，國外的 Shinhyo Bae 等（Tetrahedron Letters, 2007, 48, 5389-5392)報道了一種通過水合餅改性 的羅丹明B類Fe3+熒光化學傳感器，雖然其選擇性比較高，但是其靈敏度不理想。國內的彭 文豪等人（化學試劑，2009,31，427-430)報道了一種新型識別Fe 3+的熒光化學傳感器，但 是其存在合成原材料價格較高，反應步驟多和反應后處理復雜等問題，不利于實際應用。中 國專利CN101261228A公開了銅離子熒光探針，其制備方法相對復雜，且只有熒光增強，并 無顏色變化，判別識別不明顯，不利于實際應用。
[0004] 方酸菁染料是由方酸與富電子芳基化合物或胺類化合物縮合生成的1，3-二取代 衍生物，該類化合物的顯著特征是在可見光至紅外光區有狹窄而強的吸收帶和較高的量子 產率，這種光電特性主要來源于分子內強烈的供體-受體-供體（donor-acceptor-donor) 間的電荷迀移作用。近年來，方酸菁類化合物以其優異的光學性能、良好的光穩定性備受青 睞，成為功能性染料研究的熱點之一，此外，方酸菁化合物對介質較為敏感，在不同溶劑中， 其光學性能差別很大，并且與某些化合物作用后其自身顏色能夠發生明顯變化，是構筑化 學傳感器的理想材料。
[0005] 綜上所述，開發一種合成方法簡單，反應條件容易控制的，識別靈敏度較高，成本 較低的苯并吲哚方酸菁比色探針、制備方法及應用是當前要研究的問題。

【發明內容】

[0006] 本發明要解決的技術問題是：針對現有的Fe3+和Cu2+的識別技術中存在的問題， 提供一種合成方法簡單、反應條件容易控制的、識別靈敏度較高、成本較低的苯并吲哚方酸 菁比色探針、制備方法及應用。
[0007] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種苯并吲哚方酸菁比色探針，該 比色探針為2, 3, 3-三甲基-4, 5-苯并吲哚方酸菁，結構式如下：
[0011] 該制備方法具有如下步驟：
[0012] (1)將2, 3, 3-三甲基-4, 5苯并吲哚與方酸按照摩爾比2 :1混合加入三口燒瓶， 加入溶劑，連接冷凝回流管和斯托克分水器，通氮氣，105-115Γ下加熱回流攪拌6-8h，溶液 由深褐色變為深綠色，反應中生成的水用分水器分出；
[0013] (2)反應結束后，停止加熱，待溶液冷卻至室溫后，用石油醚洗出瓶內部分固體， 將所得溶液旋蒸后去除溶劑，再用石油醚洗滌兩次，所得產物放入烘箱烘干，得到墨綠色粉 末；
[0014] (3)將⑵所得墨綠色粉末以石油醚和乙醇混合溶劑（體積比ν5Μ:ν&#=8 :1) 作為洗脫劑，利用柱層析進行分離提純后，得最終苯并吲哚方酸菁產品。
[0015] 進一步，所述步驟（1)中的溶劑為甲苯與正丁醇混合溶劑，優選地，所述甲苯與正 丁醇混合溶劑的體積比為1:5。
[0016] 本發明所述的苯并吲哚方酸菁比色探針在識別Fe3+和Cu2+中的應用。
[0017] 本發明所述的比色探針的有益效果如下：
[0018] (1)本發明的苯并吲哚方酸菁化合物合成方法較為簡單，反應條件容易控制，通過 簡單的處理就能夠得到純的產物，得到的方酸菁化合物具有優良的光學性能和光穩定性；
[0019] ⑵本發明的苯并吲哚方酸菁化合物在對Fe3+和Cu 2+識別過程中，除了吸收光譜 有變化之外，顏色也發生了變化，特征明顯，可廣泛用于檢測植物、人體細胞及環境污水中 的 Fe3+和 Cu 2+。
[0020] (3)本發明可以通過加入EDTA，考察其對識別探針的影響，發明一種開關式的鐵 離子和銅離子傳感器。
[0021] (4)本發明可以通過加入其他離子，考察苯并吲哚方酸菁化合物-Fe'苯并吲哚 方酸菁化合物-Cu 2+對其他金屬離子不受任何干擾，這種特征顯示了 Fe' Cu2+誘發的熒光 效應可以與多離子共存，這也進一步證明了苯并吲哚方酸菁化合物對Fe3+和Cu 2+有良好的 選擇性。
【附圖說明】
[0022] 下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明；
[0023] 圖1為實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與不同濃度鐵離子作用后的吸收光譜 圖；
[0024] 圖2為加入EDTA后，實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與鐵離子的可逆作用 圖；
[0025] 圖3為實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與不同濃度銅離子作用后的吸收光譜 圖；
[0026] 圖4為加入EDTA后，實施例1制備的苯并吲哚方酸菁探針與銅離子的可逆作用 圖；
[0027] 圖5為其它金屬離子對苯并吲哚方酸菁化合物-Fe3+的干擾圖；
[0028] 圖6為其它金屬離子對苯并吲哚方酸菁化合物-Cu2+的干擾圖。
【具體實施方式】
[0029] 為了更好地理解本發明，下面結合實施例和應用例進一步闡明本發明的內容，但 本發明的內容不僅僅局限于以下的實施例和應用例。
[0030] 實施例1
[0031] 稱取I. 65g的2, 3, 3-三甲基-4, 5苯并吲哚（約0· 0081mol)和0· 45g (約 0. 00405mol)方酸加入250mL三口燒瓶中，加入15ml甲苯與75ml正丁醇，連接冷凝回流管 和斯托克分水器，通氮氣，ll〇°C下加熱回流攪拌8個小時，溶液由深褐色變為深綠色，反應 中生成的水用分水器分出。反應結束后，停止加熱，待溶液冷卻至室溫后，用石油醚洗出瓶 內部分固體。將所得溶液旋蒸后去除溶劑，再用石油醚洗滌兩次，所得產物放入烘箱烘干， 得到墨綠色粉末。將所得墨綠色粉末以石油醚和乙醇混合溶劑（體積比V wm :V = 8:1) 作為洗脫劑，利用柱層析進行分離提純后，得最終苯并吲哚方酸菁產品。
[0032] 實施例2
[0033] 稱取I. IOg的2, 3, 3-三