一种基于1,5二氨基萘双边西弗碱及制备和作为受体分子在检测汞离子中的应用.pdf

1、10申请公布号CN104193706A43申请公布日20141210CN104193706A21申请号201410181866722申请日20140430C07D307/52200601G01N21/78200601G01N21/33200601G01N21/6420060171申请人西北师范大学地址730070甘肃省兰州市安宁区安宁东路967号72发明人魏太保吴贵渊林奇姚虹张有明74专利代理机构甘肃省知识产权事务中心62100代理人张英荷54发明名称一种基于1,5二氨基萘双边西弗碱及制备和作为受体分子在检测汞离子中的应用57摘要本发明合成了一种设计合成了一种基于1,5二氨基萘双边西弗碱受体分

2、子，以硝基苯基为比色信号基团，以1,5二氨基萘为荧光信号报告基团，以西弗碱CN为HG2水解结合位点，在含水介质中单一选择性比色荧光双通道识别HG2离子。荧光滴定实验表明，HG2能够促进该受体的水解作用从而释放出1,5二氨基萘，发射出强的蓝色荧光。该受体对HG2的最低检测限能达到374109M。另外，本发明制备了基于该受体的HG2检测试纸，能方便快捷的检测含水介质中的HG2离子。51INTCL权利要求书1页说明书4页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页10申请公布号CN104193706ACN104193706A1/1页21一种基于1,5二氨基

3、萘双边西弗碱，其结构式如下。2如权利要求1所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱的制备方法，是以二甲基甲酰胺为溶剂，5硝基苯基呋喃2甲醛和1,5二氨基萘为底物，在冰醋酸的作用下，于6080下搅拌反应46H；反应结束后冷却，抽滤，得黄色固体，重结晶，即得受体分子。3如权利要求2所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱的制备方法，其特征在于反应底物1,5二氨基萘与5硝基苯基呋喃2甲醛的摩尔比为120130。4如权利要求2所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱的制备方法，其特征在于催化剂冰醋酸的用量为反应底物总摩尔量的2050。5如权利要求1所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱作为受体分子在检测HG2中的应用。6如权利要求

4、1所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱作为受体分子在检测HG2中的应用，其特征在于在受体分子的DMSO/H2O体系中，只有HG2的加入，能使受体分子的DMSO/H2O体系由黄色变为无色，而其余阳离子的加入对受体分子的DMSO/H2O体系颜色无影响。7如权利要求1所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱作为受体分子在检测HG2中的应用，其特征在于在受体分子的DMSO/H2O体系中，只有HG2的加入能使受体分子DMSO/H2O体系的紫外光谱在451NM处的吸收峰消失，而在351NM处的吸收峰增强；而其余阳离子的加入对受体分子DMSO/H2O体系的紫外光谱无影响。8如权利要求1所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱作

5、为受体分子在检测HG2中的应用，其特征在于在受体分子的DMSO/H2O体系中，只有HG2的加入能使受体分子DMSO/H2O体系在446NM处发射出很强的蓝色荧光。9一种基于权利要求1所述基于1,5二氨基萘双边西弗碱的HG2检测试纸。10如权利要求9所述HG2检测试纸的应用，其特征在于在HG2检测试纸上滴加FE3、FE2、HG2、AG、CA2、CU2、CO2、NI2、CD2、PB2、ZN2、CR3、MG2、NA、K的DMSO溶液，用荧光灯照射，若试纸的荧光由黑色变为蓝色，则加入的是HG2，若试纸的荧光颜色不发生变化，则加入的是其它阳离子。权利要求书CN104193706A1/4页3一种基于1,5

6、二氨基萘双边西弗碱及制备和作为受体分子在检测汞离子中的应用技术领域0001本发明属于阳离子检测技术领域，涉及一种检测汞离子的受体，尤其涉及一种基于1,5二氨基萘双边西弗碱的受体分子，本发明同时还涉及基于该受体分子的汞离子检测试纸及在比色荧光双通道识别HG2的应用。背景技术0002汞是一种应用非常广泛的重金属，日常使用的荧光灯、电脑、手机、电池等电子产品都不同程度的使用了含汞材料。这些电子产品在用完废弃后，部分汞最终以离子形式进入环境，对环境造成了严重的污染。汞离子对动植物和人体健康都有很大的影响，例如，汞离子对人的大脑、肾脏、肠胃和神经系统有很强的毒性。因此，汞离子的识别和检测在环境科学、生命

7、科学和医学等领域都有着重要的应用。检测汞离子的方法很多，而比色法或荧光法由于方便快捷等原因而倍受关注。目前人们已经设计合成出了一些能够与HG2反应型识别的化合物。但是，大多数受体化合物的合成复杂，对HG2的灵敏度较低，不能准确快速检测出HG2。因此，设计合成一种高选择性、高灵敏度的检测汞离子受体分子仍然是一个很大的挑战。发明内容0003本发明的目的是提供一种基于1,5二氨基萘双边西弗碱的汞离子受体分子。0004本发明的另一目的是提供一种基于上述汞离子受体分子的汞离子检测试纸及在检测汞离子中的应用。0005一、基于1,5二氨基萘双边西弗碱受体分子本发明基于1,5二氨基萘双边西弗碱受体分子，其结构

8、式如下。0006二、基于1,5二氨基萘双边西弗碱受体分子的制备以二甲基甲酰胺（DMF）为溶剂，5硝基苯基呋喃2甲醛和1,5二氨基萘为底物，在冰醋酸的作用下，于6080下搅拌反应46H；反应结束后冷却，抽滤，得黄色固体；用DMF重结晶，得到汞离子受体化合物，记为L。00071,5二氨基萘（1,5DAN）与5硝基苯基呋喃2甲醛的摩尔比控制在120130的范围内，催化剂冰醋酸的用量控制在反应底物总摩尔量的2050时，受说明书CN104193706A2/4页4体分子的产率可达75以上。0008三、受体分子的阳离子识别实验1、受体分子的阳离子识别性能研究分别移取05ML受体分子的DMSO溶液2104MO

9、LL1于一系列10ML比色管中，再分别移取10ML的三次蒸馏水于上述加了受体的比色管中，然后分别加入FE3、FE2、HG2、AG、CA2、CU2、CO2、NI2、CD2、PB2、ZN2、CR3、MG2、NA、K的DMSO溶液0004MOLL105ML。用DMSO稀释至5ML，此时受体浓度为2105MOLL1，阳离子浓度为受体浓度的20倍。混合均匀后放置15分钟左右，观察受体对各阴离子的响应。发现，在受体分子的DMSO/H2O41，V/V体系中，分别加入上述阳离子的DMSO溶液时，只有HG2的加入，能使受体的DMSO/H2O体系由黄色变为无色；在相应的紫外光谱中，HG2的加入，能使受体的DMSO

10、/H2O体系在451NM处的吸收峰消失，而在351NM处的吸收峰增强图1。而其余阳离子的加入对受体DMSO/H2O体系的颜色和紫外光谱无明显影响。在其相应的荧光发射谱中，当加入HG2之后，以381NM为激发波长，受体分子的DMSO/H2O体系在446NM处发射出很强的蓝色荧光图2。00092、受体的滴定实验移取2ML受体分子的DMSO/H2O41V/V溶液（20105MOL/L）于石英池中，用累积加样法逐渐加入HG2的DMSO的溶液，于25测其荧光发射光谱（图3）。随着HG2的逐渐加入，以381NM为激发波长在446NM处的发射峰逐渐增强。00103、抗干扰性能检测为了测定受体分子对HG2的检

11、测效果，我们又进行了如下测试取两组10ML比色管，分别加入05ML受体的DMSO/H2O41V/V溶液，再分别加入05ML各种阳离子的DMSO溶液4103MOLL1，并在其中一组加入10ML的三次蒸馏水后用DMSO稀释至5ML刻度；另外一组中分别加HG2，再加入10ML的三次蒸馏，然后用DMSO稀释至5ML刻度。将上述溶液混合均匀后放置15分钟后进行观察，并于25测其紫外可见吸收光谱和荧光光谱。0011从紫外抗干扰可以看出，受体在加入HG2之后再向其中加入其它阳离子，在415NM处的吸收没有较大的变化。在荧光抗干扰实验中，受体加入HG2之后再向其中加入其它阳离子之后，在446NM处的发射强度没

12、有较大的变化。因此，说明受体对HG2的检测基本不受其它阳离子的影响。0012图4为受体识别HG2紫外抗干扰吸收柱状图。图4说明加入HG2，受体在415NM处的吸收峰消失、而后再加入其它14种阳离子后，受体在415NM处的吸收峰任消失，这与HG2对受体的影响是一致的。图5为受体识别HG2的荧光抗干扰光谱柱状图。荧光图显示受体在加入HG2之后在446NM处发射出很强的荧光、而后再向其中加入其它14种阳离子，受体任然可以在446NM处发射出很强的荧光。从而说明该类受体检测HG2基本不受其它阳离子的干扰。00133、受体对HG2最低检测限的测定25，利用荧光光谱，在受体（2104MOLL1）对HG2离

13、子（0004MOLL1）的滴定实验中，根据所加入的HG2离子的体积和滴定的效果图，即可得到该受体对HG2离子的最低检测限达374109ML1。00144、受体对HG2离子识别机理分析说明书CN104193706A3/4页5该受体在DMSO/H2O体系中对HG2有选择性荧光识别能力。该受体几乎没有荧光，当在受体溶液中加入汞离子时，汞离子使受体的亚胺键水解断裂，释放出反应原料1,5DAN和NPF，导致受体分子产生很强的荧光发射峰，从而实现对汞离子荧光识别，而且该识别过程不受其他共存金属离子的干扰。0015大量实验表明，受体分子的DMSO/H2O中，当体系中DMSO与H2O的体积比在3151，受体分

14、子的浓度在530M的范围内调整，受体分子对HG2具有和好的选择性荧光识别能力。0016四、HG2离子试纸的制作及应用将清洗干净的滤纸在受体分子的DMSO/H2O41V/V体系中（00105MOL/L）浸泡1020分钟，然后取出晾干，剪成1CM4CM的试纸条，即为HG2离子检测试纸。0017在上述试纸上滴加14种阳离子溶液，用荧光灯照射，发现，只有加入HG2，试纸的荧光由黑色变为蓝色，而其它阳离子的加入，试纸的荧光颜色不发生变化。附图说明0018图1为受体分子的DMSO/H2O41V/V体系中加入各种阳离子后的紫外光谱图。0019图2为受体分子的DMSO/H2O41V/V体系中加入各种阳离子后的

15、荧光发射谱图。0020图3为受体分子对HG2的荧光滴定实验图。0021图4为受体识别HG2紫外抗干扰吸收柱状图。0022图5为受体识别HG2的荧光抗干扰光谱柱状图。具体实施方式0023下面通过具体实施例对本发明受体分子、汞离子检测试纸的制备及在检测水中汞离子的应用作进一步说明。00241、受体分子的制备在50ML反应瓶中加入DMF（30ML），5硝基苯基呋喃2甲醛（0868G，4MMOL），1,5二氨基萘（0237G，15MMOL），冰醋酸（10ML，0017MOL），在80搅拌反应6H，冷却后抽滤，得黄色固体，用DMF重结晶，得到受体分子产物，记为L。0025产率75。MP300；1HNMR

16、DMSOD6,400MHZ8642H,S,NCH,8384H,D,ARH,8271H,D,ARH,8164H,D,ARH,7361H,D,ARHIRKBR,CM1V1598CHN,1508CC,1330CCANALCALCDFORC32H20N4O6C6906,H362,N1007,O1725FOUNDC6904,H360,N1010,O1726ESIMSCALCDFORC32H20N4O6H5574,FOUND5574。0026上述合成反应中，5硝基苯基呋喃2甲醛的合成方法参照文献（WANGJX,CHENJC,LIZJCHINESESCIBULL1966,58,419。00272、HG2检测

17、试纸的制作将清洗干净的滤纸在上述受体分子的DMSO/H2O41V/V体系中浸泡10分钟左右，取出晾干，然后剪成1CM4CM的试纸条，即为HG2检测试纸。00283、HG2的检测在上述制备的HG2检测试纸上滴加FE3、FE2、HG2、AG、CA2、CU2、CO2、NI2、CD2、PB2、ZN2、CR3、MG2、NA、K的DMSO溶液0004MOLL1。用荧光灯照射，若试纸的荧光由黑色变为蓝色，则加入的是HG2，若试纸的荧光颜色不发生变化，则加入说明书CN104193706A4/4页6的是其它阳离子。说明书CN104193706A1/3页7图1图2说明书附图CN104193706A2/3页8图3图4说明书附图CN104193706A3/3页9图5说明书附图CN104193706A