一種基于苯并吡喃腈的可視化檢測汞離子的探針的合成方法及應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可視化檢測汞離子的探針的合成方法及應(yīng)用，具體為一種反式?2?(2?(4?乙烯氧基)苯乙烯基)苯并吡喃?4?亞基丙二腈的制備，及用于檢測水溶液中汞離子的方法。本發(fā)明的有益效果在于，所涉及的汞離子探針合成過程簡單、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)率高、易純化，且對汞離子表現(xiàn)出極高的靈敏度和選擇性。該探針在乙醇中或乙腈溶劑中呈淡黃色，加入汞離子后，堿性條件下變?yōu)樽霞t色，裸眼可見，故可通過顏色變化指示水溶液中汞離子的存在。該方法操作簡單，造價低廉，在環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域具有重要的實際應(yīng)用價值。
【專利說明】
一種基于苯并吡喃腈的可視化檢測汞離子的探針的合成方法 及應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及的是化學(xué)合成技術(shù)領(lǐng)域和重金屬檢測領(lǐng)域，具體涉及一種基于苯并吡 喃腈的可視化檢測汞離子的探針的合成方法及應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 因汞及汞化合物在現(xiàn)代人類活動中的廣泛使用，導(dǎo)致汞污染成為一個全球性問 題。汞離子在自然環(huán)境中可轉(zhuǎn)化為親脂性的有機汞，通過食物鏈可以在人體內(nèi)富集，可導(dǎo)致 中樞神經(jīng)系統(tǒng)和其他器官損傷。因此，設(shè)計并合成有效識別汞離子的探針對于環(huán)境科學(xué)與 醫(yī)學(xué)等學(xué)科都具有重要的學(xué)術(shù)價值和實際應(yīng)用意義。鑒于傳統(tǒng)汞離子檢測方法中樣品預(yù)處 理復(fù)雜、儀器及測試價格昂貴、分析周期長等缺點，人們逐漸將研究重點轉(zhuǎn)移到汞離子探針 的研發(fā)領(lǐng)域。目前，針對汞離子識別的反應(yīng)型探針具有較高的抗干擾性，但使用過程仍需要 借助大型儀器，很少能實現(xiàn)裸眼可視。劉偉生等人合成的以萘酰亞胺為熒光團、乙烯氧基為 識別基團的探針可有效檢測有機汞，乙烯氧基作為汞離子的識別基團時，使其對汞離子有 較好的靈敏度和較高的選擇性，但無法實現(xiàn)水體汞離子的檢測。在反應(yīng)型探針中，苯并吡喃 腈熒光團基于自身結(jié)構(gòu)特點，被廣泛應(yīng)用于電致發(fā)光和化學(xué)分子傳感等領(lǐng)域，但在汞離子 的檢測領(lǐng)域未見相關(guān)報道(Μ· E. Jun, B. Roy and Κ· H. Ahn, Chem. Commun·，2011， 47，7583 ; J. Du , J. Fan , X. Peng, P. Sun , J. Wang , H. Li and S. Sun , Org.Lett.，2010，12, 476;宋相志;劉倩.一種熒光增強檢測汞離子探針的合成及其應(yīng) 用·中國發(fā)明專利，0價03242195厶，2013-08-14;了.^&叫，￥.1^11，了.〇16叫，1^· Yang, H. Jiang, D. Bai and ff. Liu, Chem. Commun., 2012, 48, 8371)〇

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明公開了一種基于苯并吡喃腈的可視化檢測汞離子的探針的合成方法，并根 據(jù)其對汞離子的識別功能將其用于汞離子的檢測。
[0004] 本發(fā)明中涉及的汞離子探針，采用2-甲基苯并吡喃腈與4-乙烯氧基苯甲醛為原 料，乙烯氧基作為汞離子的識別基團。
[0005] 本發(fā)明中的技術(shù)方案為，一種基于苯并吡喃腈的可視化檢測汞離子的探針，其合 成路線如下所示：
將2-甲基苯并吡喃腈與4-乙烯氧基苯甲醛溶解在乙醇或乙腈中，室溫條件下加入催化 量的四氫吡咯或哌啶，室溫攪拌3小時后析出黃色固體，抽濾后所得濾餅即為純的探針產(chǎn) 物。
[0006] 在本說明書的實施例中詳細(xì)地說明了該探針的合成方法及檢測方式。本發(fā)明中探 針的使用方法為：將探針溶于乙醇或乙腈中，加入無機堿后，室溫下進(jìn)行測試。加入汞離子 后，乙烯氧基被水解為羥基，羥基與無機堿反應(yīng)生成氧負(fù)離子，進(jìn)而引起熒光基團熒光變 化，表現(xiàn)為裸視條件下呈縶紅色。反應(yīng)過程如下所示：
本發(fā)明的有益效果在于:（1)合成條件溫和，易純化;（2)對汞離子有較高的選擇性;（3) 檢測過程簡單便捷，無需大型儀器，檢測結(jié)果裸眼可視；（4)該探針易于保存，探針固體在空 氣暴露下0°C~50°C兩周無變化，探針溶液在密封條件下室溫保存30天無變化。
【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明合成的探針在乙醇中碳酸氫鈉條件下加入汞離子前后的顏色變化， 從左向右依次為淡黃色和紫紅色。
[0008] 圖2為本發(fā)明合成的探針在乙醇中，分別在碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀條 件下，1^+，恥+心2+身2+也2+，〇1 2+，〇(12+而2+梟2+，厶113+心 3+，厶13+混合陽離子存在下加入汞 離子前后的顏色變化，從左向右依次為碳酸鈉與混合陽離子存在下加入汞離子前后的顏色 變化、碳酸鉀與混合陽離子存在下加入汞離子前后的顏色變化、碳酸氫鈉與混合陽離子存 在下加入汞離子前后的顏色變化和碳酸氫鉀與混合陽離子存在下加入汞離子前后的顏色 變化，依次為淡黃色、紫紅色、淡黃色、紫紅色、淡黃色、紫紅色、淡黃色、紫紅色。
[0009] 圖3為本發(fā)明合成的探針在乙腈中，分別在碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀條 件下，1^+，恥+心2+身2+也2+，〇1 2+，〇(12+而2+梟2+，厶113+心 3+，厶13+混合陽離子存在下加入汞 離子前后的顏色變化，從左向右依次為碳酸鈉與混合陽離子存在下加入汞離子前后的顏色 變化、碳酸鉀與混合陽離子存在下加入汞離子前后的顏色變化、碳酸氫鈉與混合陽離子存 在下加入汞離子前后的顏色變化和碳酸氫鉀與混合陽離子存在下加入汞離子前后的顏色 變化，依次為淡黃色、紫紅色、淡黃色、紫紅色、淡黃色、紫紅色、淡黃色、紫紅色。
[0010] 圖4為本發(fā)明合成的探針的核磁共振氫譜。
[0011] 圖5為本發(fā)明合成的探針的核磁共振碳譜。
[0012] 圖6為本發(fā)明合成的探針與Hg2+反應(yīng)后水解產(chǎn)物的核磁共振氫譜。
【具體實施方式】
[0013]實施例1:反式-2-(2-(4-乙烯氧基)苯乙烯基)苯并吡喃-4-亞基丙二腈的制備 將2-甲基苯并吡喃腈（104 mg, 0.5 mmoL)和4-乙稀氧基苯甲醛(74 mg, 0.5 mmoL) 溶于無水乙醇（10 mL)，室溫條件下加入1滴四氫吡咯，室溫攪拌3小時后析出黃色固體，通 過抽濾收集濾餅，所得濾餅即為產(chǎn)品(產(chǎn)量:124 mg;產(chǎn)率:73.4%)。
[0014] ΧΗ NMR (400 MHz, DMS0) δ 8.74 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.94 (t, J = 7.8 Hz, 1H), 7.86-7.68 (m, 4H), 7.62 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.45 (d, J = 16.0 Hz, 1H), 7.17 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.00 (dd, J = 13.5, 5.8 Hz, 2H), 4.86 (d, J = 13.4 Hz, 1H), 4.59 (d, J = 4.7 Hz, 1H). 13C NMR (100 MHz, DMSO) δ 158.79, 158.27, 153.43, 152.52, 147.87, 138.50, 135.90, 130.59, 130.35, 126.65, 125.14, 119.53, 118.85, 117.69, 117.60, 117.26, 116.35, 106.94, 97.01, 60.48〇
[0015]實施例2:可視化檢測汞離子的探針的應(yīng)用 將該探針溶于乙醇或乙腈中，配制成1.0X10_5m〇L/L的探針溶液，陽離子水溶液濃度 均為3 X l(T3m〇L/L;測樣時取3mL探針溶液，加入luL陽離子溶液，加入汞離子后測試堿性條 件下溶液顏色的變化;圖1-圖3表明，汞離子存在時，加入無機堿后溶液由黃色變?yōu)樽霞t色， 能夠?qū)x子實現(xiàn)可視性檢測；圖2-圖3表明探針對汞離子具有很高的選擇性，并且不受Li +，Na+，K+，Mg2+，Ba2+，Cu2+，Zn 2+，Cd2+，Mn2+，Au3+，F(xiàn)e3+，Al 3+等金屬離子的影響。
【主權(quán)項】
1. 本發(fā)明設(shè)及一種基于苯并化喃臘的可視化檢測隸離子的探針的合成方法及應(yīng)用，其 特征在于擁有如下結(jié)構(gòu)。2. 如權(quán)利要求書1所述的隸離子探針的合成方法為：W4-乙締氧基苯甲醒、2-甲基苯并 化喃臘為原料，同時加入催化量的四氨化咯或贓晚，乙醇或乙臘為溶劑室溫下攬拌3小時， 析出黃色固體后進(jìn)行抽濾，所得濾餅即為探針產(chǎn)物。3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于苯并化喃臘的可視化檢測隸離子的探針的合成，其特 征在于：W4-乙締氧基苯甲醒、2-甲基苯并化喃臘為原料，采用四氨化咯為催化劑，溶劑為 乙醇或乙臘。4. 本發(fā)明中探針在應(yīng)用中的主要特征在于:采用碳酸氨鋼、碳酸鋼、碳酸氨鐘、碳酸鐘 等無機堿的水溶液或固體。
【文檔編號】G01N21/64GK105838352SQ201610115917
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月2日
【發(fā)明人】劉曉磊, 楊小鳳, 孫國新, 彭修靜, 曹勝光, 崔玉
【申請人】濟南大學(xué)