技术领域
本发明属于铜离子检测技术领域，尤其涉及一种基于水杨醛吖嗪的荧光探针制备方法及其应用。
背景技术
二价铜离子主要以酶的形式起作用，参与多种酶的合成和造血过程，以及参与修复伤口过程的蛋白质表达，促进人生长发育等生理功能。若摄入不足或超量，则会导致各种人体疾病，如威尔逊疾病；神经退行性疾病如阿尔茨海默氏症，帕金森，亨廷顿疾病和家族性肌萎缩脊髓硬化症；代谢紊乱如肥胖症和糖尿病等，另外，铜离子会严重损害藻类植物和软体动物的生长发育，对水生生态环境存在巨大危害。然而，由于Cu2+固有的顺磁性，大多探针会使荧光猝灭，灵敏度低，易被干扰，导致假阳性的出现。近年出现了许多此类探针，但是部分探针检测条件严格，适用性不强。因此，探寻新的高选择性和高灵敏度检测二价铜离子的方法成为近年来研究的热门课题。
近年来，荧光探针法受到了极大的关注，成为研究重金属离子等检测的新方法，然而，大多数荧光分子往往不可避免的受到聚集荧光猝灭效应(ACQ)的影响，即探针的荧光强度会在高浓度或聚集态时猝灭，而具有聚集诱导发光特征的分子通常在聚集态时发射会显著的提高，溶解状态下没有发射或者发射很弱，因此，具有AIE效应的荧光探针为解决聚集荧光猝灭现象提供了切实可行的解决方案。另外，AIE探针是一种灵敏度高，污染性低(可在水中直接使用)，抗干扰性强的新型探针，具有广阔的发展前景
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种基于水杨醛吖嗪的荧光探针制备方法及其应用。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种基于水杨醛吖嗪的荧光探针制备方法，包括如下步骤：
S1、称取水合肼加入圆底烧瓶中，加入无水乙醇搅拌均匀；
S2、于圆底烧瓶中继续加入水杨醛，置于78℃水浴条件下恒温搅拌4-6h，得到粗产物，其反应式如下：
S3、将所述粗产物过滤后置于室温条件下冷却结晶，通过减压抽滤除去溶剂，得到溶质晶体；
S4、将所述溶质晶体室温干燥后加入乙酸乙酯重结晶，得到黄色针状化合物水杨醛吖嗪。
进一步的，水合肼与无水乙醇的固液比为7-8g/L。
进一步的，水杨醛与水合肼的固液比为170-175g/L。
进一步的，一种水杨醛吖嗪的荧光探针的应用方法，包括如下步骤：
S1、配制水杨醛吖嗪晶体的乙腈-水溶液，浓度为4×10-5mol·L-1，制成标准溶剂；
S2、将制成的标准溶剂配制成铜离子浓度分别为0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20μmol/L的铜离子标准溶液，搅拌均匀后测定530-560nm处的荧光光谱，作出标准曲线，拟合确定荧光强度与铜离子浓度的函数关系。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种基于水杨醛吖嗪的荧光探针制备方法及其应用，通过一步合成方法制备了探针水杨醛吖嗪，在不同体积比的水和乙腈体系中测试结果表明该分子具有良好的聚集荧光增强(AIE)性质，在乙腈和水的混合体系中荧光探针对铜离子具有很好的识别能力，并且荧光探针对铜离子具有高的选择性，且检测限较低，能够作为高效识别铜离子的探针。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明水杨醛吖嗪与铜离子的荧光检测限图；
图2是本发明水杨醛吖嗪的乙腈与水的混合溶液与铜离子的Job’plot曲线；
图3是本发明结合常数计算图；
图4是本发明水杨醛吖嗪荧光强度对于含水量的曲线；
图5是本发明水杨醛吖嗪在不同溶剂中的荧光谱图；
图6是本发明水杨醛吖嗪在不同溶剂中的紫外-可见吸收光谱图；
图7是本发明水杨醛吖嗪加入各种金属离子后的紫外-可见谱图；
图8是本发明水杨醛吖嗪加入各种金属离子后的荧光谱图；
图9是本发明水杨醛吖嗪加入不同浓度铜离子的荧光谱图；
图10是本发明水杨醛吖嗪在不同含水量的乙腈-水混合溶液的荧光发射谱图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作处创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
S1、准确称量水合肼加入至带有磁子的50mL圆底烧瓶中，加入无水乙醇并搅拌均匀，其中水合肼与无水乙醇的固液比为7-8g/L；
S2、于圆底烧瓶中继续加入水杨醛，其中水杨醛与水合肼的固液比为170-175g/L，置于78℃水浴条件下恒温搅拌4-6h，得到粗产物，其反应式如下：
S3、将所述粗产物过滤后置于室温条件下冷却结晶，通过减压抽滤除去溶剂，得到溶质晶体；
S4、将所述溶质晶体室温干燥后加入乙酸乙酯重结晶，得到黄色针状化合物水杨醛吖嗪，产率为90％；
S5、选取适量水杨醛吖嗪晶体进行X-射线衍射分析，具体的，在SMARTCCD(Siemens)X衍射仪上，用石墨单色器、MoKα线ω/2θ扫描方式采集数据，利用SHELXTL-97程序，全矩阵最小二乘法定义F2直接法解析晶体结构，氢原子的坐标经差值Fourier合成获得，非氢原子坐标通过直接法获得，氢原子采用各向同性热参数修正，其它原子采用各向异性热参数修正，测定结果如表1所示：
表1水杨醛吖嗪的晶体数据
实施例2
S1、配制水杨醛吖嗪晶体的乙腈-水溶液，浓度为4×10-5mol·L-1，制成标准溶剂；
S2、在标准溶液中分别加入Ag+，Al3+，Bi3+，Ca2+，Cd2+，Co2+，Cu2+，Fe3+，Hg2+，K+，Li+，Mg2+，Mn2+，Na+，Ni2+，Pb2+，Sr2+，Zn2+，配置成金属离子标准溶液，其中金属离子的浓度为100μmol/L；
S3、搅拌均匀后分别测定金属离子标准溶液在450-700nm处的荧光光谱和在275-600nm处的紫外光谱；
具体的，如图7所示，紫外光谱结果显示，铜离子在350nm处的吸收峰有明显红移，且吸收峰面积更大；
如图8所示，荧光光谱显示，铜离子在320-340nm处荧光强度猝灭；
实施例3
S1、配制水杨醛吖嗪晶体的乙腈-水溶液，浓度为4×10-5mol·L-1，制成标准溶剂；
S2、将制成的标准溶剂配制成铜离子浓度分别为0、2、4、6、8、10、12、14、16、18、20μmol/L的铜离子标准溶液，搅拌均匀后测定450-700nm处的荧光光谱，作出标准曲线，如图9所示，拟合确定荧光强度与铜离子浓度的函数关系；
S3、以Log(Cu2+)为横坐标，(F-Fmin)/(Fmax-Fmin)为纵坐标作出铜离子的荧光检测限图，如图1所示；
具体的，(F-Fmin)/(Fmax-Fmin)与Log(Cu2+)有很好的线性关系(R2＝0.99272)，最低检测限为2.481×10-5mol·L-1，检测限较低，该探针具有较好灵敏性和实用性。
实施例4
如图2所示，绘制水杨醛吖嗪对铜离子的Job’plot曲线，保持水杨醛吖嗪和铜离子的总浓度为4×10-5mol·L时，逐渐改变水杨醛吖嗪和铜离子的比例，测定混合溶液的荧光强度的变化，具体的，铜离子和水杨醛吖嗪比例为0.1138的时候，荧光强度达到最小，得到L-Cu2的配位比为9:1；
Benesi-Hildebrand方程法，加入不同的离子浓度CM与其对应的荧光强度Y及离子与传感器的结合常数Ks如下公式所述：
依据滴定数据利用B-H方程求出结合常数Ks＝B/A＝3.180×104(Hillequation)，R2＝0.99208，如图3所示。
实施例5
称取水杨醛吖嗪分别加入苯，二氯甲烷，乙酸乙酯，四氢呋喃，乙醇，乙腈，N,N-二甲基甲酰胺中配置成待测溶液，其中水杨醛吖嗪浓度为4×10-5mol·L-1，分别测试待测溶液的紫外-可见谱图和荧光发射谱图，并通过TD-DFT理论对水杨醛吖嗪进行了线性吸收计算，计算结果如表3所示；
具体的，紫外-可见吸收光谱数据见表2，图6所示，水杨醛吖嗪在不同溶剂中均在300nm和350nm左右出现分别有比较明显的吸收峰，其中，300nm处的峰被指认为分子局部的苯环π-π*跃迁导致的，350nm处的吸收峰是整个分子的π-π*跃迁导致的；
表2水杨醛吖嗪在不同溶剂中的紫外-可见吸收光谱数据
表3理论计算水杨醛吖嗪的线性吸收、激发能、振子强度和跃迁方式
具体的，如表4，图5所示，荧光发射谱图结果显示，水杨醛吖嗪在CH2Cl2，CH3COOEt，DMF溶剂中最大发射波长会发生明显的红移。
表4水杨醛吖嗪在不同溶剂中的荧光光谱数据
实施例6
将水杨醛吖嗪溶于乙腈-水的混合溶液中，其中水的体积分数从20％逐渐增加到95％，测定水杨醛吖嗪在不同体积分数水含量的混合液中荧光发射谱，其中激发波长为350nm，结果如图4、图10所示；
具体的，随着混合溶液中水含量的升高，化合物L的荧光强度明显升高并伴随着明显红移。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。