阳离子荧光探针--咪唑鎓盐的大环四胺金属配合物的荧光性质研究

阳离子荧光探针－

咪唑鎓盐的大环四胺金属配合物的荧光性质研究*

李强林1 黄方千2 吴江3余孝其3 黄俊3 刘妙丽1 伏宏彬1 阳建斌1 蒋学军1

（1成都纺织高等专科学校染化系 四川 成都 611737）

(2咸阳师范学院化学系 陕西 咸阳 712000)

（3四川大学化学学院 四川 成都 610065）

通讯联系人：E-mail: liqianglin1010@

摘要：本文报道了一种含有大环四胺的咪唑鎓盐配体在吡啶/水为溶剂的条件下对Cu(II),

Zn(II), Co(II)三种离子不同的荧光响应：在同种浓度下Cu 2+配合物存在明显的荧光增强，

Co 2+、 Zn 2+配合物存在较强的荧光翠灭，而Zn 2+比Co 2+荧光响应减弱得更多。

关键词：大环四胺；荧光探针； 配合物

1.引言

生物传感器是当今化学生物学中发展迅猛、富有挑战性的新领域之一。大环多胺金属配合物有许多特殊性质，如DNA 切割催化剂[1]；阳离子荧光探针[2,3]; 小分子探针[4]等。本文致力于用咪唑鎓盐基修饰的大环多胺(cyclen)对金属阳离子的荧光超分子识别，报道了一种含有大环四胺的咪唑鎓盐配体在吡啶/水为溶剂的条件下对Cu(II), Zn(II), Co(II)三种离子不同的荧光响应：在同种浓度下Cu 2+配合物存在明显的荧光增强，Co 2+、 Zn 2+配合物存在较强的荧光翠灭(Zn 2+比Co 2+减弱得更多)。这种配合物在金属阳离子荧光探针方面有着潜在的应用。

2. 实验部分

2.1 实验仪器

F-4500荧光分光光度计，pHS-4CT 型酸度计

2.2 配体的合成

配体L 及其Cu 2+、Zn 2+、Co 2+配合物(Scheme 1)按照文献[5]合成。 N N

N N

H H

M H 2C CH 2N N

Br (NO 3)n .mH 2O .H 2C M =Zn 2+,CO 2+,Cu 2+n=1,3 or 4, m=0,1 or 3 Scheme 1. 2.3 电位pH 滴定 待测溶液的配制：将配合物溶解在溶剂（水/吡啶＝1/1）中配制成2mM 的溶液50ml 。电极系统分别用邻苯二甲酸氢钾（0.05M ）缓冲液(pH=4.003)和混合磷酸盐（0.025M ）缓冲液 * 四川省教育厅科研基金项目：2006C037; 国家自然科学基金：20471038

Figure 1. Typical potentiomtric pH titration curves for (a)1mM L·2TFA+2mM HCl, (b)1mM L·2TFA+2mM HCl +1mM Zn(NO3)3, (c)1mM L·2TFA+2mM HCl +1mMCu(NO3)3 and (d)1mM L·2TFA+2mM HCl +1mM Co(NO3)3 at 25℃ with I = 0.1(KNO3). Eq(OH-)is 0.1M base (NaOH) added. Scheme 2. The protonation constants, Log K ai(i=1-3)=[ L•i H+]/[ L•(i-1)H+]a H+.

（(i-1)H+ + H+R L·i H+）

Figure 2. (a) Change in fluorescence emission of 0.1mM L+Cu(NO3)3+Pydine, 0.1mM Cu(NO3)3+Pydine, 0.1mM L+ Pydine, (b) Change in fluorescence emission most intense of 0.1mM L, 0.1mM L+Co(NO3)3+Pydine, 0.1mM Co(NO3)3+Pydine, 0.1mM L+Pydine, 0.1mM L+Co(NO3)3, Pydine, and (c) Change in fluorescence emission of 0.1mM L+Zn(NO3)3+Pydine, 0.1mM Zn(NO3)3+Pydine, 0.1mM L+Zn(NO3)3 at pH=7.4(Tris-HCl), with I = 0.1(KNO3) and 25℃ (excitation at 330nm) where emission intensity is most intense; (d) Comparing the most fluorescence emission intensity of 0.1mM L+Zn(NO3)3+Pydine,0.1mM L+Co(NO3)3+Pydine, 0.1mM L+Cu(NO3)3+Pydine with L+Pydine with excitation at 330nm.

(pH=8.643)校准：电位pH滴定在离子强度I=0.10(KNO3), 温度T=25±0.1℃条件下，碱c(NaOH)=0.1M，每次20μl, 分别独立滴定三次。其中在25℃时K w=a H+a OH-=10-14.00, K’w=[H+][OH-]=10-13.97，f H+=0.825。

2.4 荧光光度滴定

荧光滴定数据是在2mM配体L的溶剂(水/吡啶＝1/1)中缓慢滴加Cu2+、Zn2+、Co2+（0.1mM）三种离子测定。荧光量子效率是通过标准的p-terphenyl的环己烷溶液在激发波长为265nm下(量子效率(φ)为0.87)[6]校准，配体L及它的Cu2+、Zn2+、Co2+配合物荧光发射光谱通过在给定激发光波长(λ=330nm)下荧光发射光的增强或减弱来判定离子的存在。

3. 结果与讨论

3.1配体及其配合物的的电位pH滴定性质

由滴定曲线Figure 1.可知：单配体L在水溶液中存在L, H+L, H2+L, H3+L四种形式平衡混合物存在，log K a1-3分别为8.93, 6.23, 3.98, 当pH>6.23时，金属离子才能较强的与配体L 配位，当pH>8.93时，配位最完全(Scheme 1.)。

3.2 荧光光度滴定配体L及它的Cu2+、Zn2+、Co2+配合物性质

根据分子荧光在溶剂(吡啶/水＝1:1)中滴加等物质的量的浓度的Cu2+、Zn2+、Co2+时相对荧光强度的变化，可以判定Cu2+、Zn2+、Co2+离子的存在和并初略浓度。

Figure 2. (a)是在配体L与吡啶的溶液中滴加0.1mM Cu2+时，在激发波长为330nm下的发射波长为415nm且荧光强度逐渐增强，配体L和Cu2+的荧光强度低于吡啶与Cu2+的荧光强度，二者均低于L加Cu2+的吡啶溶液的荧光强度。

Figure 2. (b)是在配体L与吡啶的溶液中滴加0.1mM Co2+时，在激发波长为330nm下的发射波长为414nm且荧光强度逐渐减弱，吡啶与Co2+的荧光强度高于配体L和吡啶的荧光强度。二者均高于L加Co2+的吡啶溶液，配体L和Co2+的荧光强度是低于前三者的，而单独的配体L，吡啶和L和Co2+的荧光强度都是较低的。

Figure 2. (c)是在配体L与吡啶的溶液中滴加0.1mM Zn2+时，在激发波长为330nm下的发射波长为415nm的最大荧光强度，配体Zn2+和吡啶的荧光强度(激发波长为330nm下的发射波长为411nm)高于L与Zn2+的荧光强度(激发波长为337nm下的发射波长为399nm)，二者均低于L加Zn2+的吡啶溶液。

4. 结论

Figure 2. (d)是综合Figure 2. (a) (b) (c), 在配体L与吡啶的溶液中滴加0.1mM Cu2+、Co2+、 Zn2+时，在激发波长为330nm下的发射波长分别为415nm、414nm、413nm的最大荧光强度，配体L和吡啶的荧光强度高于L与Co2+、 Zn2+在吡啶溶液中的荧光强度而低于L与Cu2+在吡啶溶液中的荧光强度，由Figure 2. (d)可以看出加入Cu2+使荧光明显增强；加入Co2+、 Zn2+使荧光明显减弱。在相同浓度下Zn2+比 Co2+使荧光翠灭得更强。因此向配体L的吡啶水溶液中加入Cu2+、Co2+、 Zn2+三种离子时，很容易判断出Cu2+的存在－荧光