本發(fā)明涉及乙烯基醚作為識(shí)別受體的苯并噻唑類化合物作為同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針，可在特定條件下對(duì)其靈敏高選擇性識(shí)別中應(yīng)用，或者其可測(cè)定樣品中無機(jī)汞和/或有機(jī)汞的濃度。

背景技術(shù)：

汞是一種毒性強(qiáng)、易蓄積、難降解的元素，即使在非常低的濃度下，汞也會(huì)對(duì)人的神經(jīng)系統(tǒng)及內(nèi)分泌系統(tǒng)等造成永久性的損傷。要特別指出的是，無機(jī)汞在水生物系統(tǒng)的作用下可能會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槎拘愿鼜?qiáng)的有機(jī)汞，通過食物鏈傳遞最終在人體內(nèi)富集，時(shí)刻威脅著人類生命健康安全。因此，汞元素檢測(cè)手段的更迭發(fā)展刻不容緩。

當(dāng)前，常見的汞元素檢測(cè)手段主要是X射線熒光光譜法、原子吸收/發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體-質(zhì)譜、核磁共振、電化學(xué)方法(如陽極溶出伏安法、氧化還原電位法等)。但這些分析手段在實(shí)際應(yīng)用中需要昂貴特殊的實(shí)驗(yàn)儀器，同時(shí)也要求實(shí)驗(yàn)操作人員有較高的專業(yè)研究水平。因此，高效、簡(jiǎn)捷、低價(jià)的汞檢測(cè)手段成為現(xiàn)階段重要的研究課題。

在各種離子/分子的檢測(cè)方法中，比色探針檢測(cè)法由于操作簡(jiǎn)單，不需要任何昂貴的儀器設(shè)備而極為引人注目。但是目前報(bào)道的比色探針仍存在一些問題，包括水溶性差、選擇性差、僅識(shí)別無機(jī)汞以及合成復(fù)雜等?？傊l(fā)展選擇性高、合成簡(jiǎn)單、檢測(cè)方式便捷且能夠同時(shí)識(shí)別無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針是本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本領(lǐng)域急需一種制備簡(jiǎn)單的靈敏高選擇性能夠同時(shí)識(shí)別無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針，從而能夠有效檢測(cè)汞物種。為此，本發(fā)明合成了一類新穎的比色探針，其合成簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性高、選擇性高，特別指出的是，這種探針不僅能夠檢測(cè)無機(jī)汞，還能夠檢測(cè)毒性更大的有機(jī)汞，在汞物種檢測(cè)道路上邁出強(qiáng)有力的一步。

具體而言，本發(fā)明提供了一種同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針，其為苯并噻唑類化合物，其結(jié)構(gòu)如下：

優(yōu)選的，本發(fā)明的比色探針是：

在本發(fā)明的汞離子比色探針的制備方法中，反應(yīng)溫度是20℃-80℃；反應(yīng)時(shí)間是1-24h；苯并噻唑類化合物與對(duì)苯甲醛乙烯基醚的摩爾比為約1：1至1：2，優(yōu)選為1：1.2或1：1.3。

本發(fā)明還提供了用于檢測(cè)樣本(例如河水樣本)中汞離子濃度的檢測(cè)制劑或試劑盒，其包含本發(fā)明的探針。優(yōu)選地，本發(fā)明的檢測(cè)制劑或試劑盒還包含產(chǎn)品的使用說明書。還優(yōu)選地，本發(fā)明的試劑盒還包含用于測(cè)定樣本中的汞離子濃度的緩沖劑。

本發(fā)明還提供了檢測(cè)樣本(例如河水樣本)中汞離子濃度的方法，其包括將本發(fā)明的探針與待測(cè)樣本接觸的步驟。

本發(fā)明還提供了本發(fā)明的探針在制備用于檢測(cè)樣本(例如河水樣本)中汞離子濃度的制劑中的用途。

本發(fā)明還提供了本發(fā)明的探針在制備用于檢測(cè)樣本(例如河水樣本)中汞離子濃度的試劑盒中的用途。

本發(fā)明的同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針可分別與無機(jī)汞和有機(jī)汞進(jìn)行作用，產(chǎn)生吸收光譜的變化，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的定量檢測(cè)。

具體而言，本發(fā)明的同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針分別與鎘離子、鉛離子、鈷離子以及其他金屬離子進(jìn)行作用均不能導(dǎo)致吸收光譜的明顯改變，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)汞離子的選擇性識(shí)別，進(jìn)而可任選地用于排除這些以及其他離子的存在對(duì)汞離子定量測(cè)定的干擾。

可選擇地，本發(fā)明的同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針的穩(wěn)定性好，進(jìn)而能夠長(zhǎng)期保存使用。

進(jìn)一步的，本發(fā)明的同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針具有高靈敏度和高選擇性，且合成簡(jiǎn)單，檢測(cè)操作簡(jiǎn)單便捷，有利于商業(yè)化的推廣應(yīng)用。

附圖說明

圖1是不同分析物(25μM)對(duì)探針(10μM)吸收光譜的影響和不同分析物(25μM)對(duì)探針(10μM)吸收光譜法定量分析Hg²⁺(25μM)的影響。(其中，黑色柱表示在濃度為10μM的探針的純水體系中加入25μM的各種金屬離子吸光度的變化，紅色柱是代表在加有25μM的汞離子的探針體系中，分別加入25μM的Cd²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Sn²⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺的吸光度的變化。測(cè)試溫度在25℃下進(jìn)行。)

圖2是不同濃度Hg²⁺(0－15μM)對(duì)探針(10μM)吸收光譜的影響及定量線性關(guān)系。

圖3(a)是探針對(duì)汞離子的裸眼檢測(cè)，其中探針濃度為10μM，汞離子濃度分別為0、0.5、1、2、3μM，測(cè)試體系為純水，測(cè)試溫度為25℃。

圖3(b)是探針對(duì)甲基汞的裸眼檢測(cè)，其中甲基汞濃度分別為0、20、40、80、200μM，測(cè)試體系為純水，測(cè)試溫度為25℃。

具體實(shí)施方式：

本發(fā)明提供了上述靈敏高選擇性同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針的合成路線、方法及其光譜性能。

本發(fā)明的能夠同時(shí)分析無機(jī)汞和有機(jī)汞的比色探針是一類苯并噻唑類化合物，其具有以下結(jié)構(gòu)通式

上式中：R₁，R₂，R₃和R₄為氫原子，直鏈或支鏈烷基，直鏈或支鏈烷氧基，磺酸基，酯基，羧基；R₁，R₂，R₃和R₄可以相同或不同。

該類熒光探針的合成路線和方法如下：

具體地，本發(fā)明的比色探針可以通過如下方法制備，將一定摩爾比(例如1：1－1：2)的苯并噻唑類化合物(例如苯并噻唑-2-乙腈)和對(duì)苯甲醛乙烯基醚溶于乙醇中，再加入3-4滴三乙胺調(diào)節(jié)pH值，然后在合適的溫度下(25℃)攪拌一段時(shí)間(例如10h)，然后旋蒸得到粗產(chǎn)品。使用石油醚：二氯甲烷＝5:1(V/V)體系進(jìn)行柱色譜分離，得到純凈產(chǎn)品316mg，產(chǎn)率為92﹪。

本發(fā)明還提供了苯并噻唑類化合物(例如苯并噻唑-2-乙腈)在制備用于檢測(cè)汞離子的比色探針中的用途。

本發(fā)明的靈敏高選擇性比色探針的顯著特征是能夠靈敏高選擇性地識(shí)別無機(jī)汞和有機(jī)汞，在其他高濃度鎘離子、鉛離子、鈷離子和其他離子的存在下能夠準(zhǔn)確對(duì)汞離子進(jìn)行定量分析，并能夠進(jìn)行裸眼檢測(cè)分析。

下面將通過借助以下實(shí)施例來更詳細(xì)地說明本發(fā)明。以下實(shí)施例僅是說明性的，應(yīng)該明白，本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的限制。

實(shí)施例1

(方案1)將200mg(1.35mmol)對(duì)苯甲醛乙烯基醚、196mg(1.13mmol)苯并噻唑-2-乙腈和3滴三乙胺溶于20mL乙醇中，然后在25℃下攪拌10h，之后旋蒸得到粗產(chǎn)品，最后使用石油醚：二氯甲烷＝5:1(V/V)體系進(jìn)行柱色譜分離，得到純凈產(chǎn)品316mg，產(chǎn)率為92﹪。

(方案2)將217mg(1.47mmol)對(duì)苯甲醛乙烯基醚、196mg(1.13mmol)苯并噻唑-2-乙腈和3滴三乙胺溶于20mL乙醇中，然后在25℃下攪拌10h，之后旋蒸得到粗產(chǎn)品，最后使用石油醚：二氯甲烷＝5:1(V/V)體系進(jìn)行柱色譜分離，得到純凈產(chǎn)品314mg，產(chǎn)率為92﹪。

(方案3)將167mg(1.13mmol)對(duì)苯甲醛乙烯基醚、196mg(1.13mmol)苯并噻唑-2-乙腈和3滴三乙胺溶于20mL乙醇中，然后在25℃下攪拌10h，之后旋蒸得到粗產(chǎn)品，最后使用石油醚：二氯甲烷＝5:1(V/V)體系進(jìn)行柱色譜分離，得到純凈產(chǎn)品309mg，產(chǎn)率為90﹪。

(方案4)將251mg(1.70mmol)對(duì)苯甲醛乙烯基醚、196mg(1.13mmol)苯并噻唑-2-乙腈和3滴三乙胺溶于20mL乙醇中，然后在25℃下攪拌15h，之后旋蒸得到粗產(chǎn)品，最后使用石油醚：二氯甲烷＝5:1(V/V)體系進(jìn)行柱色譜分離，得到純凈產(chǎn)品307mg，產(chǎn)率為90﹪。

(方案5)將334mg(2.26mmol)對(duì)苯甲醛乙烯基醚、196mg(1.13mmol)苯并噻唑-2-乙腈和3滴三乙胺溶于20mL乙醇中，然后常溫?cái)嚢?5h，之后旋蒸得到粗產(chǎn)品，最后使用石油醚：二氯甲烷＝5:1(V/V)體系進(jìn)行柱色譜分離，得到純凈產(chǎn)品314mg，產(chǎn)率為91﹪。

實(shí)施例2

不同分析物(25μM)對(duì)探針(10μM)吸收光譜的影響和不同分析物(25μM)對(duì)探針(10μM)吸收光譜法定量分析Hg²⁺(25μM)的影響。

其中，黑色柱表示在濃度為10μM的探針的純水體系中加入25μM的各種金屬離子吸光度的變化，紅色柱是代表在加有25μM的汞離子的探針體系中，分別加入25μM的Cd²⁺、Fe³⁺、Pb²⁺、Cu²⁺、Co²⁺、Ni²⁺、Fe²⁺、Zn²⁺、Sn²⁺、Al³⁺、Ca²⁺、Na⁺、K⁺、Mg²⁺的吸光度的變化。測(cè)試溫度在25℃室溫下進(jìn)行，測(cè)試體系中加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)溶液體系pH至8。所得結(jié)果如圖1所示。

從圖1可以看出，探針對(duì)汞離子具有很高的選擇性，能夠?qū)Ｒ恍缘睾凸x子進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)前后，吸光度有明顯變化，而其他離子與探針作用后吸收光譜并不發(fā)生明顯變化。而且其他離子不會(huì)明顯干擾探針對(duì)汞離子的定性與定量檢測(cè)。

實(shí)施例3

不同濃度Hg²⁺(0－15μM)對(duì)探針(10μM)吸收光譜的影響。上述測(cè)定是在加入氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH至8后的水溶液體系中進(jìn)行的，所使用的探針是實(shí)施例1中所制備的探針，結(jié)果參見圖2。

從圖2可以看出，伴隨著探針溶液中Hg²⁺濃度的增加，吸光度值逐漸升高，且在0-15μM的Hg²⁺濃度范圍內(nèi)，Hg²⁺的濃度和吸光度顯現(xiàn)線性關(guān)系。因此，本發(fā)明的探針能較精確地確定待測(cè)樣本中汞離子的含量。

實(shí)施例4

探針對(duì)汞離子和甲基汞的定量裸眼檢測(cè)。配制探針濃度為10μM，分別加入五個(gè)小廣口瓶中，并用移液槍向廣口瓶中分別加入0、0.5、1、2、3μM的汞離子，裸眼觀察顏色變化。按照同樣的方法，向五個(gè)探針濃度為10μM的廣口瓶中分別加入濃度為0、20、40、80、200μM的CH₃Hg⁺，并裸眼觀察其顏色變化。所得結(jié)果如圖3所示。

從圖3(a)和(b)可以看出，溶液從剛開始的無色逐漸變?yōu)辄S色，并且汞離子濃度越大，溶液顏色變化越明顯。因此我們可以進(jìn)行裸眼檢測(cè)水體中低濃度汞離子和甲基汞，這是我們探針的突出優(yōu)勢(shì)，并且這種優(yōu)勢(shì)為水環(huán)境中汞離子和甲基汞的檢測(cè)提供了一種方便可行的方法。

雖然用上述實(shí)施方式描述了本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本發(fā)明的精神的前提下，本發(fā)明可進(jìn)行進(jìn)一步的修飾和變動(dòng)，且這些修飾和變動(dòng)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。