檢測(cè)環(huán)境中氟離子的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及檢測(cè)氟離子的方法，尤其涉及通過(guò)作為氟離子比色探針的4-叔丁基 二苯基硅氧基苯乙烯類化合物的檢測(cè)氟離子的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在環(huán)境和生物體中，陰離子是無(wú)處不在的，它存在于環(huán)境中的空氣、水以及土壤， 存在于人體的器官、細(xì)胞，甚至是細(xì)胞液中，它在環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)中扮演著極其重要的角 色。而作為陰離子中最小的氟離子，是生物生命活動(dòng)的必需元素，在牙齒保健和治療骨質(zhì)疏 松癥等方面有著重要作用。為了人體中能夠含有足量的氟離子，人們將它作為一種重要的 添加劑，常用于牙膏、藥物和飲用水中。然而，過(guò)量的氟不僅對(duì)水生生物和植物有毒性作用， 也會(huì)造成嚴(yán)重的人體健康問(wèn)題。例如較高濃度的氟化鈉（NaF)可以干擾正常的細(xì)胞代謝。 急性攝入大劑量或長(zhǎng)期攝入低劑量的氟，可以導(dǎo)致急性胃病和腎功能紊亂、牙齒和骨骼慢 性中毒、結(jié)石病，嚴(yán)重的甚至可以導(dǎo)致死亡。目前，全世界仍然有許多人在飲用含有高氟的 水源，這對(duì)人類的健康產(chǎn)生了威脅。
[0003] 鑒于此，研究一種能夠檢測(cè)氟離子存在和含量的方法，不管在臨床疾病的治療、保 護(hù)環(huán)境還是學(xué)術(shù)研究方面都有著極其重要的作用。雖然檢測(cè)氟離子的方法有很多，但不幸 的是毛細(xì)管電泳法靈敏度低，氟離子選擇性電極的重現(xiàn)性差，氟離子核磁共振的成本高，嚴(yán) 重限制了其應(yīng)用和發(fā)展。由于比色探針操作簡(jiǎn)單，成本低廉，甚至可以將分子識(shí)別信號(hào)轉(zhuǎn)換 成顏色的變化，不需要昂貴的儀器直接可以裸眼觀察，因此，比色探針與其他識(shí)別方法相比 具有顯著優(yōu)勢(shì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本領(lǐng)域急需一種檢測(cè)環(huán)境中氟離子的方法。為此，本發(fā)明提供了一種利用新穎的 氟離子比色探針來(lái)快速、特異性地檢測(cè)氟離子的方法。
[0005] 具體而言，本發(fā)明提供了一種利用氟離子比色探針（4-叔丁基二苯基硅氧基苯乙 烯類化合物）來(lái)檢測(cè)氟離子的方法。
[0006] 本發(fā)明的檢測(cè)方法中所采用的氟離子比色探針可與氟離子進(jìn)行作用，產(chǎn)生吸收光 譜的變化（同時(shí)伴隨著不同的顏色變化），從而實(shí)現(xiàn)對(duì)氟離子的定量檢測(cè)。
[0007] 具體而言，本發(fā)明的檢測(cè)方法中所采用的氟離子比色探針?lè)謩e與其他陰離子進(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)氟離子的選擇性識(shí)別，進(jìn)而可任選地用 于排除其他陰離子的存在對(duì)氟離子的定量測(cè)定的干擾。
[0008] 可選擇地，本發(fā)明的檢測(cè)方法中所采用的氟離子比色探針的穩(wěn)定性好，進(jìn)而能夠 長(zhǎng)期保存使用。
[0009] 進(jìn)一步的，本發(fā)明的檢測(cè)氟離子的方法能夠快速高選擇性檢測(cè)氟離子，操作簡(jiǎn)單， 有利于商業(yè)化的推廣應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1 (圖Ia和圖lb)是不同濃度NaF(0~200 μΜ)對(duì)探針（10 μΜ)吸收光譜的影 響。
[0011] 圖2是不同分析物（100 μΜ)對(duì)探針（10 μΜ)吸收光譜的影響。
[0012] 圖3是不同分析物（100 μ Μ)對(duì)探針（10 μ Μ)吸收光譜法定量分析NaF(K)O μ Μ) 的影響。
[0013] 圖4是探針（10 μ Μ)對(duì)100 μ M濃度NaF響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】：
[0014] 本發(fā)明具體而言，提供了一種利用氟離子比色探針（4-叔丁基二苯 基硅氧基苯乙烯類化合物）來(lái)檢測(cè)氟離子的方法，其中所述的比色探針為
[0015] 本發(fā)明的檢測(cè)方法可包括如下的步驟：
[0016] (a)在乙腈中或者其他有機(jī)溶劑下將待檢測(cè)的樣品與比色探針接觸后靜置一段時(shí) 間；
[0017] (b)測(cè)量在485nm處的吸收強(qiáng)度；和
[0018] (c)根據(jù)所測(cè)量的吸收強(qiáng)度計(jì)算待測(cè)樣品中所含的氟離子濃度。
[0019] 任選地，在實(shí)施本發(fā)明的方法之前、之中或之后確定吸收強(qiáng)度與氟離子濃度之間 的對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如以表格或標(biāo)準(zhǔn)曲線的形式展示吸收強(qiáng)度與氟離子濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
[0020] 由于本發(fā)明的方法中所采用的比色探針和氟離子結(jié)合后能夠產(chǎn)生顏色反應(yīng)，并根 據(jù)顏色的深淺可以定性或定量待測(cè)樣品中氟離子的濃度。因此，本發(fā)明的方法可以包括如 下的步驟：
[0021] (a)在乙腈中或者其他有機(jī)溶劑下將待檢測(cè)的樣品與比色探針接觸后靜置一段時(shí) 間；
[0022] (b)觀察比色探針和待測(cè)樣品接觸后的顏色；和
[0023] (C)根據(jù)顏色深淺定性或定量待測(cè)樣品中所含的氟離子濃度。
[0024] 本發(fā)明的檢測(cè)方法中所采用的氟離子比色探針?lè)謩e與其他陰離子進(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)氟離子的選擇性識(shí)別，進(jìn)而可任選地用于排除其 他陰離子的存在對(duì)氟離子的定量測(cè)定的干擾。示例性的，本發(fā)明的方法中所采用的比色探 針對(duì)氯離子Cl、溴離子Br、碘離子I、硫酸根離子SO42、硝酸根離子NO3、亞硝酸根離子 NO2、和硫氰酸根離子SCN均不能導(dǎo)致吸收光譜的明顯改變。因此，本發(fā)明的方法具有很強(qiáng) 的抗干擾能力。
[0025] 本發(fā)明的方法可以快速高選擇性識(shí)別氟離子，例如可以在20分鐘內(nèi)完成識(shí)別過(guò) 程。，重要的是，本發(fā)明的氟離子比色探針還能夠用"裸眼"觀察的方式進(jìn)行定性和定量分 析。
[0026] 下面將通過(guò)借助以下實(shí)施例來(lái)更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。以下實(shí)施例僅是說(shuō)明性的， 應(yīng)該明白，本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的限制。
[0027] 實(shí)施例1
[0029] (方案 1)將 174mg (1.0 mmol) 2-氛基苯并噻唑、542mg (I. 5mmol) 4-叔丁基二苯基 硅氧基苯甲醛和50 μ L哌啶溶于20mL乙醇中，25 °C下攪拌反應(yīng)8h后，減壓過(guò)濾得到粗產(chǎn) 品，然后使用二氯甲烷和石油醚的混合體系（v/V，1:1)進(jìn)行柱色譜分離，得到淡黃色純凈 產(chǎn)品419mg，產(chǎn)率為81 %。
[0030] (方案 2)將 174mg (LOmmol) 2-氰基苯并噻唑、722mg (2. Ommol) 4-叔丁基二苯基 硅氧基苯甲醛和50 μ L哌啶溶于20mL乙醇中，25 °C下攪拌反應(yīng)8h后，減壓過(guò)濾得到粗產(chǎn) 品，然后使用二氯甲烷和石油醚的混合體系（v/V，1:1)進(jìn)行柱色譜分離，得到淡黃色純凈 產(chǎn)品455mg，產(chǎn)率為88 %。
[0031] 1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ (*1〇 6) ： I. 04 (s, 9H), 6. 77 (d, J = 8. OHz, 2H), 7. 29-7. 4 I (m, 8H), 7. 63 (d, J = 8. OHz, 4H), 7. 72-7. 77 (m, 3H), 7. 94 (d, J = 8. OHz, 1H), 7. 98 (s, 1H)； 13C-NMR(K)OMHz, CDCl3) δ (*1〇 6) : 18. 51，25. 44, 101. 43, 116. 01，119. 70, 120. 61，122. 36, 1 24. 58, 124. 73, 125. 83, 126. 76, 127. 05, 129. 33, 130. 97, 131. 54, 133. 78, 134. 43, 145. 57, 1 52. 62, 158. 56, 162. 43. ESI-MS 計(jì)算值 C32H29N2OSSi [Μ+Η]+517 ;實(shí)測(cè)值 517。
[0032] 實(shí)施例2
[0033] 本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行了如下測(cè)試：(a)不同濃度NaF (0~200 μ Μ)對(duì)探針（10 μ Μ) 吸收光譜的影響；(b) 485nm處的吸收強(qiáng)度與加入的NaF濃度（0, 1，2, 4, 6, 8, 10, 15, 20, 30， 40, 60 μΜ)之間的線性關(guān)系。上述測(cè)定是在乙腈中進(jìn)行的，且所有光譜測(cè)試都是在25°C下 NaF加入作用20min后測(cè)得的。結(jié)果參見(jiàn)圖1。
[0034] 從圖1可以看出，伴隨著探針溶液中NaF濃度的增加，吸收光譜逐漸升高，且在 0~60 μ M NaF濃度范圍內(nèi)和吸收值成良好的線性關(guān)系。因此，本發(fā)明的探針能較精確地確 定待測(cè)血液樣本或環(huán)境中氟離子的含量。
[0035] 實(shí)施例3
[0036] 不同分析物（100 μ Μ)對(duì)探針（10 μ Μ)吸收光譜的影響。分析物包括：氯離子Cl、 溴咼子Br、碘咼子I、硫酸根咼子SO42、硝酸根咼子NO3、亞硝酸根咼子NO 2、硫氰酸根咼子 SCN和氟離子F，它們的濃度均為100μΜ。所有測(cè)試條件是在乙腈中完成，且所有光譜都 是在25°C下分析物加入作用20min后測(cè)得的。移取50 μ L的探針儲(chǔ)備液（ImM)放進(jìn)5mL比 色管中，然后加入3mL乙腈，再移取50 μ L上述分析物儲(chǔ)備液（IOmM)加入比色管內(nèi)，然后用 乙腈定容至5mL。搖勾，靜置20min，即可測(cè)定。結(jié)果如圖2所示。
[0037] 從圖2可以看出，探針對(duì)氟離子具有很高的選擇性，能夠?qū)Ｒ恍缘睾头x子進(jìn)行 反應(yīng)。在乙腈溶液中，與其他分析物相比，所以探針與氟離子反應(yīng)后，吸收光譜有明顯升高； 而生物體內(nèi)存在的其他常見(jiàn)陰離子與探針作用后吸收強(qiáng)度并不發(fā)生明顯變化。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] 不同分析物（100 μ M)對(duì)探針（10 μ M)吸收光譜法定量分析氟離子（100 μ M)的影 響。分析物包括：氯咼子Cl、溴咼子Br、碘咼子I、硫酸根咼子SO42、硝酸根咼子NO 3、亞硝 酸根離子NO2、硫氰酸根離子SCN和氟離子F，它們的濃度均為100μΜ。所有測(cè)試條件是 在乙腈中完成，且所有光譜都是在25°C下分析物加入作用20min后測(cè)得的。結(jié)果如圖3所 不。
[0040] 從圖3可以看出，生物體內(nèi)存在的其他常見(jiàn)陰離子不會(huì)明顯干擾探針對(duì)氟離子的 定性與定量檢測(cè)。
[0041] 實(shí)施例5
[0042] 探針（10μΜ)對(duì)100μΜ濃度NaF響應(yīng)時(shí)間的測(cè)試結(jié)果。首先，移取50yL的探 針儲(chǔ)備液（ImM)放進(jìn)5mL比色管中，向其加入4. 5mL的乙腈，再移取50 μ L的NaF儲(chǔ)備液 (IOmM)，最后用乙腈定容至5mL，快速搖勾，計(jì)時(shí)測(cè)定。結(jié)果如圖4所示。
[0043] 從圖4中可以看出，當(dāng)NaF加入探針溶液反應(yīng)后，其吸收強(qiáng)度即發(fā)生明顯變化，20 分鐘后吸收強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。這種吸收強(qiáng)度升高的快速性與明顯性說(shuō)明此探針完全可以用于 氟離子的即時(shí)檢測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 在待測(cè)樣品中檢測(cè)氟離子的方法，其包括如下步驟： (a) 在乙腈中或者其他有機(jī)溶劑下將待檢測(cè)樣品與比色探針接觸后靜置一段時(shí)間； (b) 測(cè)量在485nm處的吸收強(qiáng)度；和 (c) 根據(jù)所測(cè)量的吸收強(qiáng)度計(jì)算待測(cè)樣品中所含的氟離子濃度， 其中所述比色探針為I2. 根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，在實(shí)施所述方法之前、之中或之后確定吸收強(qiáng)度與氟 尚子濃度之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。3. 根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述的對(duì)應(yīng)關(guān)系是以標(biāo)準(zhǔn)曲線的呈現(xiàn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1 - 3中任一項(xiàng)所述的方法，其中待測(cè)樣品為水、土壤、食品、牙膏或體 液。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的體液為血液。6. 在待測(cè)樣品中檢測(cè)氟離子的方法，其包括如下步驟： (a) 在乙腈中或者其他有機(jī)溶劑下將待檢測(cè)的樣品與比色探針接觸后靜置一段時(shí)間； (b) 觀察比色探針和待測(cè)樣品接觸后的顏色；和 (c) 根據(jù)顏色深淺程度定性或定量待測(cè)樣品中所含的氟離子濃度，其中所述比色探針為 ?7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中待測(cè)樣品為水、土壤、食品、牙膏或體液。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的體液為血液。
【專利摘要】本發(fā)明涉及利用比色探針檢測(cè)環(huán)境中氟離子的方法。本發(fā)明的方法不僅能夠高選擇性地識(shí)別氟離子而且能夠用裸眼觀察的方式對(duì)氟離子進(jìn)行定量和定性分析。本發(fā)明的方法可以快速對(duì)氟離子實(shí)現(xiàn)響應(yīng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)氟離子的即時(shí)檢測(cè)。
【IPC分類】G01N21/31, G01N21/78, C09K9/02, C07F7/18
【公開(kāi)號(hào)】CN105181686
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510534562
【發(fā)明人】葉龍武, 郭艷
【申請(qǐng)人】晉江尚京富本環(huán)?？萍加邢薰?br>【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年8月27日