專利名稱：一種直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu²⁺的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)溶液中的012+的方法，特別是涉及一種表 面功能化的金納米粒子，在Cu(I)催化下發(fā)生1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)， 導(dǎo)致金納米粒子之間發(fā)生聚積生成沉淀，而直接用眼睛來才企測(cè)溶液中 的012+的方法。
背景技術(shù)：
近些年來，已逐步發(fā)展起了基于金屬螯合劑，有機(jī)熒光團(tuán)，發(fā)色 傳感器，量子點(diǎn)及多肽來檢測(cè)溶液中Cu"的檢測(cè)方法，例如美國(guó)專利 US 3898042,和公開號(hào)為CN 1477385的中國(guó)專利。盡管Cu"濃度的 檢測(cè)限有的低至十億分之一的數(shù)量級(jí)，但是這些方法都需要借助精密 儀器對(duì)其實(shí)施檢測(cè)，在實(shí)際應(yīng)用上具有一定局限性。例如在US 3898042中，盡管可以連續(xù)地靈敏的檢測(cè)溶液中的Cu2+，但是需要具 有一套使液體連續(xù)流動(dòng)并且能提供435 nm波長(zhǎng)的吸收光的可記錄數(shù) 據(jù)的裝置。在CN 1477385中，合成的吡啶衍生物熒光傳感器分子對(duì) 過渡金屬離子如Cu"有選擇性的熒光增強(qiáng)識(shí)別功能，這也需要借助萸 光分光光度計(jì)這一重要設(shè)備來檢測(cè)。金納米粒子因?yàn)榫鄯e而導(dǎo)致的顏 色變化近來被發(fā)展成為一種比色鑒定物質(zhì)的新方法。因?yàn)橥ㄟ^肉眼能 直接觀察金納米粒子的顏色或者沉淀現(xiàn)象的變化而不需要借助精密 的儀器設(shè)備，所以比色的方法能^f皮廣泛的應(yīng)用。Mirkin小組首次報(bào)道
Mirkin,C.A.; Letsinger,R丄.；Mucic,R.C.; Storhoff,J丄Nature 1996,382,607-609)。最近，基于金納米粒子的比色片僉測(cè)成功應(yīng)用于DNA，蛋 白質(zhì)，小分子有機(jī)物和一些金屬離子的鑒定(參考文獻(xiàn)Stoeva，S丄; Lee,J,S.; Smith,J.E.; Rosen，S.T.; Mirkin,C.A. J.Am.Chem.Soc. 2006,128: 8378-8379 )。粒徑為13 nm左右的金納米粒子的消光系數(shù)為 2.7xl08M"cm"，比傳統(tǒng)的有機(jī)熒光發(fā)色團(tuán)的消光系數(shù)大3~5個(gè)數(shù)量 級(jí)，因此，用肉眼能夠清楚的觀察到金納米粒子的顏色變化或沉淀現(xiàn) 象的發(fā)生。Sharpless發(fā)展起來的末端炔化合物和疊氮化物通過Cu(I) 催化發(fā)生1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)生成1,2,3-三氮唑環(huán)在合成帶有特殊官 能團(tuán)的結(jié)構(gòu)之間的偶聯(lián)是一個(gè)有效的方法(參考文獻(xiàn)(a)Wang, Q.; Chan, T.R.; Hilgraf, R.; Fokin, V.V.; Sharpless, K.B.; G.Finn, M. J.Am.Chem.Soc.2003,125,3192-3193 )。末端炔化合物和疊氮基化合物 在化學(xué)反應(yīng)中具有高度選擇性。Cu(I)主要是通過溶液中Cu"鹽的還 原或者金屬銅的氧化反應(yīng)獲得。因?yàn)橹恍璐呋康腃u(I)即能使該反 應(yīng)完成，所以1，3-偶極環(huán)加成反應(yīng)引起的金納米粒子之間的相互聚積 導(dǎo)致金納米粒子顏色和沉淀現(xiàn)象的變化能夠被用來有效地檢測(cè)溶液 中微量的Cu2+。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種只通過肉眼觀察金納米粒子因?yàn)榫?集，而產(chǎn)生顏色和沉淀現(xiàn)象的變化，從而判斷溶液中是否有Cu"存在 的便捷的直接檢測(cè)溶液中Cu"的方法。該方法具有很好的離子檢測(cè)識(shí) 別功能，特別是在Al3+，Zn2+,Ca2+,Fe2+,Mn2+,Mg2+，Co2+,Na+，K+任意2-5 種離子組成的混合溶液中能選擇性的檢測(cè)出微量的Cu2+，該方法還具 有操作筒便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供的一種直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中C士+的方法，包括以下步驟
1 )首先分別合成末端炔基功能化的硫醇和末端疊氮基功能化的 硫醇；
1-1 )將0.05-5 g巰基烷羧酸和0.026-2.6 mL的卣代烷基炔化物(如 溴丙炔)溶于1-100 mL的無水N,N-二曱基曱酰胺溶劑(以下簡(jiǎn)稱 DMF)中，加入0.01-1 g堿性物質(zhì)(如無水碳酸鉀)，常溫密閉反應(yīng) 2-48 h,之后反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到末端炔基功能化 石克醇的粗產(chǎn)品；
1-2 )將0.1-10 mL鹵代烷基醇(如氯乙醇)和0.04-40 g疊氮鈉 加入到1-100 mL溶劑(如DMF )中，密閉條件下在0-80 °C強(qiáng)烈攪 拌l-48h，反應(yīng)完畢水洗，再用二氯曱烷萃取，之后用無7jc硫酸鎂干 燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到疊氮取代的烷基醇；然后將上述得到的疊氮取代的 烷基醇加入到1-100 mL含有0.1-10 g巰基烷羧酸的二氯曱烷溶液中， 再加入0.4-20 g N,N-二環(huán)己基石友二亞胺和0.02-2.5 g 4-二曱氨基吡啶， 之后在0-60 。C密閉反應(yīng)1-48 h,過濾，得到末端疊氮基功能化的硫 醇的粗產(chǎn)品；
2) 制備檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子；
0.0041-0.412 g氯金酸溶于100 mL水配成0.1-10 mM氯金酸溶 液，攪拌狀態(tài)下加熱至沸騰，然后加入1-50 mM檸檬酸鈉水溶液10 mL,反應(yīng)溶液顏色從黃色變?yōu)闊o色，再到酒紅色，繼續(xù)加熱攪拌10-60 分鐘，自然冷卻到室溫，再攪拌2h，制得—寧檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒 子；
3) 采用配體交換法，分別制備炔鍵功能化的金納米粒子和疊氮 功能化的金納米粒子
3-1 )取步驟2)制得檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子0.5 mL，并加
7入5 mL水稀釋，然后滴加濃度為0.5 M的氫氧化鈉溶液，直至調(diào)節(jié) pH值為7-12,攪拌狀態(tài)下，同時(shí)加入等物質(zhì)的量的共穩(wěn)定劑(如ll-巰基烷基聚乙二醇(6))和步驟1-1 )所制備的末端炔基功能化的硫醇， 攪拌l-12h,靜置12-48h,離.心分離1-30分鐘，經(jīng)過水洗，再離心 分離后得到表面修飾后的金納米粒子；
3-2)取步驟2)制得檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子0.5 mL，并加 入5mL水稀釋，然后滴加濃度為0.5 M的氳氧化鈉溶液，直至調(diào)節(jié) pH值為7-12，攪拌狀態(tài)下，同時(shí)加入等物質(zhì)的量的共穩(wěn)定劑(如ll-巰基烷基聚乙二醇(6))和步驟1-2)所制備的末端疊氮基功能化的硫 醇，攪拌l-12h，靜置12-48 h,離心分離1-30分鐘，經(jīng)過水洗，再 離心分離后得到表面修飾后的金納米粒子；
4) 012+的檢測(cè)；
將上述步驟3-1)和3-2)分別制得的表面修飾后的炔基功能化 和疊氮基功能化的金納米粒子混合在玻璃瓶中，加入反應(yīng)溶液(如叔 丁醇的水溶液)，然后加入五水碌iJ交銅溶液和還原劑(如抗壞血S臾鈉 溶液)，室溫下靜置反應(yīng)1-48小時(shí)，觀察金納米粒子顏色和沉淀現(xiàn)象 的變化。
在上述的技術(shù)方案中，還包括將步驟1-1)得到的末端炔基功能 化的硫醇粗產(chǎn)品進(jìn)行提純，采用過濾，水洗，二氯曱烷萃取，旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)工藝，產(chǎn)率20%-90%;
在上述的技術(shù)方案中，還包括將步驟1-2)得到的末端疊氮基功 能化的硫醇粗產(chǎn)品進(jìn)行提純，該提純采用層析柱提純工藝，產(chǎn)率 20%-90%;
在上述的技術(shù)方案中，所述的卣代烷基炔化物包括溴丙炔或氯 丙炔；在上述的技術(shù)方案中，所述的堿性物質(zhì)包括無水碳酸鉀或無水
碳酸鈉；
在上述的技術(shù)方案中，所述的鹵代烷基醇包括氯乙醇或溴乙醇 或3-氯丙醇；
在上述的技術(shù)方案中，所述的共穩(wěn)定劑包括11-巰基烷基聚乙 二醇(3)或11-巰基烷基聚乙二醇(5)或11-巰基烷基聚乙二醇(6)或11-巰基烷基聚乙二醇(7)或11-巰基烷基聚乙二醇(9);
在上述的技術(shù)方案中，所述的還原劑包括抗壞血酸鈉溶液或銅
粉；
在上述的技術(shù)方案中，步驟4)所述的反應(yīng)溶液是水或叔丁醇的 水溶液或乙醇的水:容液或二曱基亞石風(fēng)的水溶液或曱醇的水溶液或 N,N-二曱基曱酰胺的水溶液；
在上述的技術(shù)方案中，所用的反應(yīng)試劑均從市場(chǎng)上購(gòu)買，且純度 至少為化學(xué)純，或者化學(xué)純以上的試劑。
本發(fā)明的定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法的原理如下
運(yùn)用Sharpless在Huisgen經(jīng)典的1,3-偶極環(huán)加成反應(yīng)基礎(chǔ)上發(fā)展 起來的以Cu(I)為催化劑在常溫常壓下使末端炔和疊氮化物發(fā)生成環(huán) 反應(yīng)從而使炔鍵和疊氮功能化的金納米粒子發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生聚積和 沉淀現(xiàn)象，進(jìn)而通過肉眼觀察金納米粒子顏色和沉淀現(xiàn)象的變化即可 實(shí)現(xiàn)對(duì)溶液中Cu"的檢測(cè)。反應(yīng)式為
R廣N:關(guān)+R2C=CH -^ R廣l4)-R2
式中，Ri, &=巰基烷烴，巰基烷基聚乙二醇(聚乙二醇鏈段數(shù)為3 9) 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于該方法不需要檢驗(yàn)用的儀器設(shè)備，節(jié)約成本； 該檢驗(yàn)的方法只通過肉目艮觀察就可以定性地判斷出Cu"的存在(因?yàn)?金納米粒子的聚集，而產(chǎn)生顏色和沉淀現(xiàn)象的變化，從而判斷溶液中是否有Q +存在)所以該方法能便捷的直接檢測(cè)溶液中Cu2+。本發(fā) 明的方法在溶液中檢測(cè)Cu"具有很好的識(shí)別能力，特別是在 Al3+,Zn2+,Ca2+,Fe2+,Mn2+,Mg2+,Co2+,Na+,K+中，任意選用2-5種離子組 成的混合溶液中能選擇性的檢測(cè)出微量的Cu2+,該方法還具有操作簡(jiǎn) 便，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象明顯的特點(diǎn)，特別是通過本發(fā)明方法，可進(jìn)一步開發(fā)出 在生理?xiàng)l件下才企測(cè)生物體內(nèi)Cu"的檢測(cè)系統(tǒng)。


圖1利用本發(fā)明的方法檢測(cè)Cu"的示意圖。
圖2利用本發(fā)明的方法檢測(cè)Cu"時(shí)，金納米粒子在沒有012+存在和 有012+存在(0.5 mM)時(shí)的紫外吸收光譜，其中縱坐標(biāo)為紫外吸光 強(qiáng)度，橫坐標(biāo)為波長(zhǎng)。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明
實(shí)施例1，具體步驟如下
1.1:合成末端炔基功能化的硫醇
0.5 g的11-烷基^L醇羧酸溶于20 mL的無水DMF中,、然后加入 0.26 mL的溴丙炔和O.lg無水碳酸鉀，密閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24 h。反應(yīng) 液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去DMF得0.593 g粗產(chǎn)品；4巴粗產(chǎn)品進(jìn)一步用 30mL的二氯甲烷溶解，用30mL的去離子水洗2遍，然后分液，將 二氯甲烷有機(jī)相用無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯曱烷得末端炔 基功能化的硫醇0.475 g,其產(chǎn)率為81%, 'H-NMR (400 MHz, CDC13): 52.46 (s， 1H), S2.68 (t, /= 7.2Hz, 2H), 52.35 (t, /= 7.4Hz, 2H), 31.63 1.28 (m, 16H). MS, m/z: 256 (M+l). 1.2:合成末端疊氮基功能化的硫醇0.2 mL氯乙醇和0.4 g疊氮鈉加入到10 mLDMF中，密閉條件下 6(^C強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48h,反應(yīng)完畢用50mL去離子水洗，以除去未 反應(yīng)的疊氮鈉，用50 mL的二氯曱烷萃取2次，谷并二氯曱烷萃取液， 加入無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去二氯曱烷得到疊氮乙醇，接著將 1 g的11-烷基硫醇羧酸溶于30 mL二氯曱烷中，然后加入上述制得 的疊氮乙醇和0.95 g的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺以及0.056 g的4-二 曱氨基吡啶，常溫密閉攪拌反應(yīng)24h,過濾得粗產(chǎn)品0.66g，把粗產(chǎn) 品進(jìn)一步用層析柱分離，得到末端疊氮基功能化的硫醇0.58g,其產(chǎn) 率為49%， ^-NMR (400 MHz, CDC13): S1.6 (t， /= 7.28Hz, 2H), 52.25 (t J= 7.36Hz, 2H), S1.9 ~ 1.2 (m, 14H), MS, m/z: 287 (M+l). 1.3:制備檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子
將0.0412g氯金酸(99.95% )溶于100 mL水中，攪拌狀態(tài)下加 熱至沸騰，將0.114 g 一寧檬酸鈉溶于10 mL水，然后迅速加入到沸 騰的氯金酸溶液中，溶液從黃色變?yōu)闊o色，到紫色再到酒紅色，繼續(xù) 加熱攪拌30分鐘，自然冷卻到室溫?cái)嚢?h,得檸檬酸鈉穩(wěn)定的酒紅 色的金納米粒子；
1.4:制備炔基和疊氮基功能化的金納米粒子
0.5 mL檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子加5 mL水稀釋，滴加濃度為 0.5M的氫氧化鈉溶液，直至調(diào)節(jié)pH值為9，攪拌狀態(tài)下，同時(shí)加入 0.1 mL濃度為0.01 M的11-烷基巰基聚乙二醇(6)和0.1 mL濃度為 O.OIM的末端炔基功能化的硫醇，攪拌12h,離心分離(15871g)20 分鐘，水洗3次，離心分離后分散于1.5mL叔丁醇的水溶液(水/叔 丁醇=2:1 ，v/v)中。
0.5 mL檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子加5 mL水稀釋，滴加濃度為 0.5M的氫氧化鈉溶液，直至調(diào)節(jié)pH值為9，攪拌狀態(tài)下，同時(shí)加入
ii0.1 mL濃度為0.01 M的11-烷基巰基聚乙二醇(6)和0.1 mL濃度為 0.01M的末端疊氮基功能化的硫醇，攪拌12h，離心分離(15871g) 20分鐘，水洗3次，離心分離后分散于1.5mL叔丁醇的水溶液(水 /叔丁醇=2:1 ,v/v)中。 1.5: Cu2+的才全測(cè)
取0.5 mL炔基功能化的金納米粒子和0.5 mL疊氮基功能化的金納 米粒子混合置于3 mL的玻璃弁瓦中，然后加入0.01 M的五水碌b酸銅溶 液50 (iL和0.05 M的抗壞血酸鈉溶液50 ^L,靜置反應(yīng)24 h。導(dǎo)致金 納米粒子沉淀現(xiàn)象發(fā)生的是炔鍵和疊氮基團(tuán)發(fā)生的1 ，3-偶極環(huán)加成 反應(yīng)，如圖l所示。觀察金納米粒子顏色和沉淀現(xiàn)象的變化，直到反 應(yīng)溶液逐漸變?yōu)闊o色，玻璃瓶底有絮狀沉淀產(chǎn)生即可判斷為反應(yīng)完
圖2所示。
本實(shí)施例所用的反應(yīng)試劑均從市場(chǎng)上購(gòu)買的分析純?cè)噭?實(shí)施例2:
按照實(shí)施例1中U和1.2的步驟，用5-烷基硫醇羧酸合成末端炔 基和末端疊氮基功能化的硫醇。0.05 g的5-烷基硫醇羧酸溶于5 mL 的無水DMF中，然后加入0.026 mL的溴丙炔和0.01 g無水石友酸鉀， 密閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24 h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去DMF,得到末 端炔基功能化硫醇的粗產(chǎn)品，然后用二氯曱烷溶解，水洗，無水硫酸 鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得提純后的末端炔基功能化的硫醇；
取0.1mL氯乙醇和0.2g疊氮鈉加入到10mL的DMF中，密閉 條件下6()GC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48h,反應(yīng)完畢水洗，二氯甲烷萃取，無 水硫酸鎂干燥，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到疊氮乙醇；接著將0.5 g 5-烷基石危 醇羧酸溶于10 mL二氯曱烷中，然后加入上述制得的疊氮乙醇和0.4 g的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺以及0.03 g的4-二曱氨基吡啶，常溫密閉
攪拌反應(yīng)24h,過濾，層析柱分離，最后得到末端疊氮基功能化的硫
醇；
實(shí)施例3:
按照實(shí)施例1中1.1和1.2的步驟，用9-烷基硫醇羧酸合成末端炔 基和末端疊氮基功能化的硫醇。0.1 g的9-烷基硫醇羧酸溶于10 mL 的無水DMF中，然后加入O.l mL的溴丙炔和0.05g無水碳酸鉀，密 閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24 h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去DMF，粗產(chǎn)品用 二氯曱烷溶解，水洗，無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得末端炔基功能化 的硫醇；0.2 mL氯乙醇和0.4g疊氮鈉加入到10 mL的DMF中，密 閉條件下6()GC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48h,反應(yīng)完畢水洗，二氯曱烷萃取， 無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接著將1 g的9-烷基硫醇羧 酸溶于20mL二氯曱烷中，然后加入上述制得的疊氮乙醇和0.8g的 N,N-二環(huán)己基碳二亞胺以及0.06 g的4-二曱氨基吡咬，常溫密閉攪 拌反應(yīng)24 h，過濾，層析柱分離，最后得到末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例4:
按照實(shí)施例1中1.1和1.2的步驟，用15-烷基硫醇羧酸合成末端炔 基和末端疊氮基功能化的硫醇。2 g的15-烷基硫醇羧酸溶于20 mL 的無水DMF中，然后加入0.1mL的溴丙炔和0.2g無水碳酸鉀，密 閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24 h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去DMF,粗產(chǎn)品用 二氯曱烷溶解，水洗，無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得末端炔基功能化 的硫醇；5 mL氯乙醇和10 g疊氮鈉加入到50 mL的DMF中，密閉 條件下6()GC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)完畢水洗，二氯甲烷萃取，無 水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接著將8g的15-烷基硫醇羧酸溶于50 mL二氯曱烷中，然后加入上迷制得的疊氮乙醇和4 g的 N，N-二環(huán)己基碳二亞胺以及1.5 g的4-二曱氨基吡啶，常溫密閉攪拌 反應(yīng)24h,過濾，層析柱分離，最后得到末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例5:
按照實(shí)施例1中1.1和1.2的步驟，用18-烷基硫醇羧酸合成末端炔 基和末端疊氮基功能化的硫醇。5g的18-烷基硫醇羧酸溶于100 mL 的無水DMF中，然后加入2.6 mL的溴丙炔和1 g無水碳酸鉀，密閉 常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24 h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去DMF，粗產(chǎn)品用二 氯曱烷溶解，水丄，無水硫酸4美干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得末端炔基功能化的 硫醇；5 mL氯乙醇和10 g疊氮鈉加入到50 mL的DMF中，密閉條 件下6()GC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48h，反應(yīng)完畢水洗，二氯曱烷萃取，無水 硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接著將5gl8-烷基^JJ事羧酸溶于 30 mL二氯曱烷中，然后加入上述制得的疊氮乙醇和2 g的N,N-二 環(huán)己基碳二亞胺以及0.4 g的4-二曱氨基吡啶，常溫密閉攪拌反應(yīng)24 h,過濾，層析柱分離，最后得到末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例6:
按照實(shí)施例1中1.1和1.2的步驟，用11-巰基烷基聚乙二醇(3)羧酸 合成末端炔基和末端疊氮基功能化的硫醇，0.5 g的11-巰基烷基聚乙 二醇(3)羧酸溶于20 mL的無水DMF中，然后加入1 mL的溴丙炔和 0.5g無水碳酸鉀，密閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 除去DMF,粗產(chǎn)品用二氯曱烷溶解，水洗，無7jO克酸4美干燥，旋轉(zhuǎn) 蒸發(fā)得末端炔鍵功能化的硫醇；0.5mL氯乙醇和lg疊氮鈉加入到10 mL的DMF中，密閉條件下60 QC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48 h,反應(yīng)完畢水洗， 二氯曱烷萃取，無水碌b酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接著將1 g 11-巰基烷基聚乙二醇(3)羧酸溶于20 mL二氯曱烷中，然后加入上述制 得的疊氮乙醇和0.8g的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺以及0.06 g的4-二 曱氨基吡啶，常溫密閉攪拌反應(yīng)24h，過濾，層析柱分離，最后得到 末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例7:
按照實(shí)施例1中1.1和1.2的步驟，用11-巰基烷基聚乙二醇(5)羧酸 合成末端炔基和末端疊氮基功能化的硫醇，0.1 g的11-巰基烷基聚乙 二醇(5)羧酸溶于10 mL的無水DMF中，然后加入0.1 mL的溴丙炔 和0.05g無水碳酸鉀，密閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)除去DMF,粗產(chǎn)品用二氯曱烷溶解，水洗，無水^琉酸鎂干燥，旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)得末端炔基功能化的>5克醇；0.2mL氯乙醇和0.4g疊氮鈉加入 到10 mL的DMF中，密閉條件下60 QC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48 h,反應(yīng)完 畢水洗，二氯曱烷萃取，無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接 著將1 g 11-巰基烷基聚乙二醇(5)羧酸溶于20 mL 二氯曱烷中，然后 加入上述制得的疊氮乙醇和0.8 g的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺以及0.06 g的4-二曱氨基吡啶，常溫密閉攪拌反應(yīng)24h,過濾，層析柱分離， 最后得到末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例8:
按照實(shí)施例1中1.1和1.2的步驟，用11-巰基烷基聚乙二醇(7)羧酸 合成末端炔基和末端疊氮基功能化的硫醇，2 g的11-巰基烷基聚乙 二醇(7)羧酸溶于20 mL的無水DMF中，然后加入0.1 mL的溴丙炔 和0.2g無水碳酸鉀，密閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸 發(fā)除去DMF,粗產(chǎn)品用二氯曱烷溶解，水洗，無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得末端炔基功能化的^L醇；5mL氯乙醇和10g疊氮鈉加入到 50mL的DMF中，密閉條件下60 QC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48 h,反應(yīng)完畢
水洗，二氯甲烷萃取，無7JC硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接著
將8g的11-巰基烷基聚乙二醇(7)羧酸溶于50mL二氯甲烷中，然后 加入上述制得的疊氮乙醇和4 g的N,N-二環(huán)己基碳二亞胺以及1.5 g 的4-二曱氨基吡啶，常溫密閉攪拌反應(yīng)24 h，過濾，層析柱分離， 最后得到末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例9:
按照實(shí)施例1中1.1和1.2的步驟，用11-巰基烷基聚乙二醇(9)羧酸 合成末端炔基和末端疊氮基功能化的硫醇，5 g的11-巰基烷基聚乙 二醇(9)羧酸溶于100 mL的無水DMF中，然后加入2.6 mL的溴丙炔 和lg無水碳酸鉀，密閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā) 除去DMF,粗產(chǎn)品用二氯曱烷溶解，水洗，無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn) 蒸發(fā)得末端炔基功能化的硫醇；5 mL氯乙醇和10 g疊氮鈉加入到50 mL的DMF中，密閉條件下60 QC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48 h，反應(yīng)完畢水洗， 二氯曱烷萃取，無7]c硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接著將5g 的11-巰基烷基聚乙二醇(9)羧酸溶于30 mL 二氯曱烷中，然后加入上 述制得的疊氮乙醇和2 g的N,N-二環(huán)己基石灰二亞胺以及0.4 g的4-二甲氨基吡啶，常溫密閉攪拌反應(yīng)24h,過濾，層析柱分離，最后得 到末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例10:
按照實(shí)施例1中1.1的步驟，用氯丙炔合成末端炔基功能化的硫醇， 1 g 11-烷基硫醇羧酸溶于20 mL的無水DMF中，然后加入0.6 mL的 氯丙炔和O.l g無水碳酸鉀，密閉常溫?cái)嚢璺磻?yīng)24h。反應(yīng)液過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去DMF，粗產(chǎn)品用二氯曱烷溶解，水洗，無水硫酸鎂干
燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到末端炔基功能化的硫醇；
實(shí)施例11:按照實(shí)施例1中1.2的步驟，用溴乙醇合成末端疊氮基功 能化的碌l醇；0.5 mL溴乙醇和1 g疊氮鈉加入到10 mL的DMF中， 密閉條件下60 DC強(qiáng)烈攪拌反應(yīng)48 h,反應(yīng)完畢水洗，二氯甲烷萃取， 無水硫酸4美干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得疊氮乙醇，接著將lgll-烷基^L醇羧酸 溶于30mL二氯曱烷中，然后加入上述制得的疊氮乙醇和0.95 g的 N,N-二環(huán)己基碳二亞胺以及0.056 g的4-二曱氨基吡啶，常溫密閉攪 拌反應(yīng)24 h，過濾，層析柱分離，最后得到末端疊氮基功能化的硫醇；
實(shí)施例12:
按照實(shí)施例1中1.4的步驟，將離心分離后的金納米粒子分散在 水或乙醇的水溶液或二曱基亞砜的水溶液或曱醇的水溶液或N,N-二 曱基曱酰胺的水溶液中，。
實(shí)施例13:
按照實(shí)施例1中1.5的操作方法，催化劑Cu(I)通過加3.2mg銅粉 和0.1 M的五7JO克S交銅溶液0.5 mL得到。
實(shí)施例14:
按照實(shí)施例1的檢測(cè)方法，研究了其它金屬陽離子對(duì)檢測(cè)體系的影 響。其它金屬陽離子如Al3+,Zn2+,Ca2+,Fe2+,Mn2+,Mg2+,Co2+,Na+,K+,結(jié) 果表明這些陽離子對(duì)檢測(cè)體系均無影響，檢測(cè)體系只對(duì)Ci^+敏感。如 圖4所示。實(shí)施例15-34:
按照實(shí)施例1的檢測(cè)方法，研究在其它混合離子共存的條件下對(duì)檢 測(cè)CV+的影響?；旌想x子如Al3+，Zn2+,Ca2+,Fe2+,Mn2+,Mg2+,Co2+,Na+, K+ 中的任意2-5種。如下表所示
混合離子卩容液是否能檢測(cè)出Cu2+
實(shí)施例15Al3+， Ca2+是
實(shí)施例16Zn2+, Fe2+是
實(shí)施例17Mn2+， Co2+是
實(shí)施例18Na+， Mg2+是
實(shí)施例19K+, Ca2+是
實(shí)施例20AlJ+， Zn2+， Ca2+是
實(shí)施例21Zn2+， Ca2+， Fe2+是
實(shí)施例22Mn2+, Mg2+, Co2+曰 疋
實(shí)施例23Co2+， Na+, K+是
實(shí)施例24Ca2+, Mg2+, K++ Cu2+疋
實(shí)施例25Al3+, Zn2+, Ca2+， Fe2+是
實(shí)施例26Fe2+, Zn2+, Na+, Mn2+疋
實(shí)施例27Ca2+, Mn2+, Mg2+, K+曰 疋
實(shí)施例28Zn2+, Mg2+， Na+, K+
實(shí)施例29Al3+, Mn2+, Na+, Ca2+曰 疋
實(shí)施例30Ar, Zn2+, Ca2+, Fe2+, Mn2+是
實(shí)施例31Zn2+, Fe2+, Mn2+， Mg2+， Na+疋
實(shí)施例32Zn2+， Mn2+， Co2+， Na+， K+是
實(shí)施例33Ca2+， Mn2+, Mg2+， Na+, K+是
實(shí)施例34Ca2+, Fe2+, Co2+, Mn2+, Mg2+是實(shí)施例2-"中所用反應(yīng)試劑均從市場(chǎng)上購(gòu)買，純度為分析純；實(shí)施
例34所用的原料為化學(xué)純。
權(quán)利要求
1. 一種直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu2+的方法，包括以下步驟1)首先分別合成末端炔基功能化的硫醇和末端疊氮基功能化的硫醇；1-1)將0. 05-5g巰基烷羧酸或者巰基烷基聚乙二醇和0.026-2.6mL的鹵代烷基炔化物溶于1-100mL的無水N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，加入0.01-1g堿性物質(zhì)，常溫密閉反應(yīng)2-48小時(shí)，之后反應(yīng)液過濾，蒸發(fā)除去溶劑，得到末端炔基功能化的硫醇粗產(chǎn)品；1-2)將0. 1-10mL鹵代烷基醇和0.04-40g疊氮鈉加入到1-100mL的N，N-二甲基甲酰胺溶劑中，密閉條件下在0-80℃強(qiáng)烈攪拌1-48小時(shí)，反應(yīng)完畢水洗，再用二氯甲烷萃取，之后用無水硫酸鎂干燥，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)得到疊氮取代的烷基醇；然后將所得到的疊氮取代的烷基醇加入到1-100mL含有0.1-10g巰基烷羧酸的二氯甲烷溶液中，再加入0.4-20g N，N-二環(huán)己基碳二亞胺和0.02-2.5g4-二甲氨基吡啶，之后在0-60℃密閉反應(yīng)1-48小時(shí)，過濾，得到末端疊氮基功能化的硫醇粗產(chǎn)品；2)制備檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子；0. 0041-0.412g氯金酸溶于100mL水，配成0.1-10mM氯金酸溶液，攪拌狀態(tài)下加熱至沸騰，然后加入1-50mM檸檬酸鈉水溶液10mL，反應(yīng)溶液顏色從黃色變?yōu)闊o色，再到酒紅色，繼續(xù)加熱攪拌10-60分鐘，自然冷卻到室溫，再攪拌2小時(shí)，制得檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子；3)采用配體交換法，分別制備炔鍵功能化的金納米粒子和疊氮功能化的金納米粒子3-1)取步驟2)制得檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子0.5mL，并加入5mL水稀釋，然后滴加濃度為0.5M的氫氧化鈉溶液，直至調(diào)節(jié)pH值為7-12，攪拌狀態(tài)下，同時(shí)加入等物質(zhì)的量的共穩(wěn)定劑和步驟1-1)所制得的末端炔基功能化的硫醇，攪拌1-12小時(shí)，靜置12-48小時(shí)，離心分離1-30分鐘，經(jīng)過水洗，再離心分離得到表面修飾后的金納米粒子；3-2)取步驟2)制得檸檬酸鈉穩(wěn)定的金納米粒子0.5mL，并加入5mL水稀釋，然后滴加濃度為0.5M的氫氧化鈉溶液，直至調(diào)節(jié)pH值為7-12，攪拌狀態(tài)下，同時(shí)加入等物質(zhì)的量的共穩(wěn)定劑和步驟1-2)所制得的末端疊氮基功能化的硫醇，攪拌1-12小時(shí)，靜置12-48小時(shí)，離心分離1-30分鐘，經(jīng)過水洗，再離心分離得到表面修飾后的金納米粒子；4)Cu2+的檢測(cè)；將上述步驟3-1)和3-2)分別制得的表面修飾后的炔基功能化和疊氮基功能化的金納米粒子混合在玻璃瓶中，加入反應(yīng)溶液，然后加入五水硫酸銅溶液和還原劑，室溫下靜置反應(yīng)1-48小時(shí)，還原形成的Cu(I)作為催化劑，使炔鍵和疊氮基團(tuán)發(fā)生成環(huán)反應(yīng)，導(dǎo)致金納米粒子聚積，通過肉眼觀察到金納米粒子的顏色及沉淀現(xiàn)象的變化來定性檢測(cè)溶液中的Cu2+。
2. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法， 其特征在于，還包括將步驟1-1)得到的末端炔基功能化的硫醇粗產(chǎn) 品進(jìn)行提純，采用過濾，水洗，二氯曱烷萃取和旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)工藝。
3. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中012+的方法， 其特征在于，還包括將步驟1-2)得到的末端疊氮基功能化的硫醇粗 產(chǎn)品進(jìn)行提純，該提純采用層析柱提純工藝。
4. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中012+的方法，其特征在于，在步驟l-l)中所述的卣代烷基炔化物包括溴丙炔或 氯丙炔。
5. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法， 其特征在于，所述的44性物質(zhì)包括無水碳酸鉀或無水碳酸鈉。
6. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法， 其特征在于，所述的卣代烷基醇包括氯乙醇或溴乙醇或3-氯丙醇。
7. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法， 其特征在于，所述的巰基烷羧酸包括5-烷基硫醇羧酸、9-烷基硫醇羧 酸、11-烷基硫醇羧酸、15-烷基硫醇羧酸或18-烷基硫醇羧酸；所述 的巰基烷基聚乙二醇包括11-巰基烷基聚乙二醇(3)、 11-巰基烷基聚乙 二醇(5)、 11-巰基烷基聚乙二醇(6)、 11-巰基烷基聚乙二醇(7)、 11-巰 基烷基聚乙二醇(9)。
8. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法， 其特征在于，所述的共穩(wěn)定劑包括11-巰基烷基聚乙二醇(3)或11-巰基烷基聚乙二醇(5)或11-巰基烷基聚乙二醇(6)或11-巰基烷基聚乙 二醇(7)或11-巰基烷基聚乙二醇(9)。
9. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法， 其特征在于，所述的還原劑包括抗壞血酸鈉溶液或銅粉。
10. 按權(quán)利要求1所述的直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu"的方法， 其特征在于，步驟4)所述的反應(yīng)溶液是水或叔丁醇的水溶液或乙醇 的水溶液或二曱基亞砜的水溶液或曱醇的水溶液或N,N-二曱基甲酰 胺的水溶液。
全文摘要
本發(fā)明提供一種直接用眼睛定性檢測(cè)溶液中Cu²⁺的方法，該方法分別合成末端炔基功能化的硫醇和末端疊氮基功能化的硫醇，用檸檬酸鈉作穩(wěn)定劑制備粒徑為14nm的金納米粒子，通過配體交換的方法，分別在金納米顆粒的表面自組裝形成末端帶有炔鍵和疊氮基團(tuán)的單分子層。將兩種表面修飾后的金納米粒子混合，加五水硫酸銅和還原劑，還原形成的Cu(I)作為催化劑，使炔鍵和疊氮基團(tuán)發(fā)生成環(huán)反應(yīng)，導(dǎo)致金納米粒子聚積，通過肉眼觀察金納米粒子的顏色及沉淀現(xiàn)象的變化來檢測(cè)溶液中的Cu²⁺。本發(fā)明能在多種金屬陽離子的混合溶液中檢測(cè)出Cu²⁺的存在。該方法具有很好的離子檢測(cè)識(shí)別功能，現(xiàn)象明顯，操作簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N21/82GK101435778SQ20071017723
公開日2009年5月20日 申請(qǐng)日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月12日
發(fā)明者陽 周, 王仕興, 蔣興宇 申請(qǐng)人:國(guó)家納米科學(xué)中心