的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種雙邊希夫堿傳感器分子，尤其涉及一種基于聯(lián)大茴香胺和2-羥 基-1-萘甲醛的希夫堿傳感器分子；本發(fā)明同時(shí)還涉及該希夫堿傳感器分子的合成以及在 熒光比色連續(xù)識(shí)Cu2IP H2PCV的具體應(yīng)用，屬于化學(xué)合成領(lǐng)域和離子檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 銅是人體必需的微量元素，銅廣泛分布于生物組織中，大部分以有機(jī)復(fù)合物存在， 很多是金屬蛋白，以酶的形式起著功能作用。每個(gè)含銅蛋白的酶都有它清楚的生理生化作 用，生物系統(tǒng)中許多涉及氧的電子傳遞和氧化還原反應(yīng)都是由含銅酶催化的，這些酶對(duì)生 命過(guò)程都是至關(guān)重要的。
[0003] 磷是生命體的重要元素，存在于人體所有細(xì)胞中，是維持骨骼和牙齒的必要物質(zhì)， 幾乎參與所有生理上的化學(xué)反應(yīng)。磷還是使心臟有規(guī)律地跳動(dòng)、維持腎臟正常機(jī)能和傳達(dá) 神經(jīng)刺激的重要物質(zhì)。沒(méi)有磷時(shí)，煙酸(又稱為維生素 B3)不能被吸收；磷的正常機(jī)能需要 維生素(維生素食品）D和鈣(鈣食品)來(lái)維持。在自然界中，磷以磷酸鹽的形式存在。在含 磷化合物中，磷原子通過(guò)氧原子而和別的原子或基團(tuán)相聯(lián)結(jié)。因此在人體中檢測(cè)識(shí)別Cu2+ 和H2PCV的存在以及含量是必不可少及其重要的。
[0004] 到目前為止，已經(jīng)有大量的能夠用于檢測(cè)&12+和H2PCV的化學(xué)、物理傳感器被報(bào) 道，但是這些傳感器大多數(shù)需要昂貴的設(shè)備、復(fù)雜的操作并且響應(yīng)時(shí)間往往比較長(zhǎng)，這就很 大程度地限制了這些傳感器的應(yīng)用和發(fā)展。因此，設(shè)計(jì)操作簡(jiǎn)便、成本低廉、選擇性好并且 能夠在含水體系中檢測(cè)Cu2+、H2PCV的比色、熒光傳感器成為目前研宄的熱點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種能夠高選擇性、高靈敏度、熒光比色雙通道續(xù)檢測(cè)Cu2+ 和H2PO4的雙邊希夫堿傳感器分子； 本發(fā)明的另一目的是提供上述雙邊希夫堿傳感器分子的合成方法； 本發(fā)明還有一個(gè)目的，就是提供該雙邊希夫堿傳感器分子在熒光比色連續(xù)識(shí)別Cu2+和 Η2Ρ04_的具體應(yīng)用。
[0006] 一、雙邊希夫堿傳感器分子 本發(fā)明的希夫堿傳感器分子，一種基于聯(lián)大茴香胺和2-羥基-1-萘甲醛的雙邊希夫堿 傳感器分子，其命名為3, 3' -二甲氧基-1，Γ -二聯(lián)苯雙萘酚，標(biāo)記為M。其結(jié)構(gòu)式如下：
由上述結(jié)構(gòu)是看出，雙邊希夫堿受體分子M具有熒光團(tuán)萘環(huán)結(jié)構(gòu)，且萘環(huán)上有-OH，希 夫堿有-C=N-結(jié)構(gòu)，金屬離子Cu2+易與N、0原子配位形成配合物，因而能實(shí)現(xiàn)對(duì)Cu 2+識(shí)別。 在傳感器分子M和Cu 2+形成的配合物中加入H 2P(V，使Cu2IP H 2P(V形成更穩(wěn)定的絡(luò)合物， 將Cu2+從受體中競(jìng)爭(zhēng)下來(lái)，從而達(dá)到連續(xù)識(shí)別Cu 2+和H 2P(V的目的。
[0007] 二、雙邊希夫堿傳感器分子的合成 本發(fā)明希夫堿傳感器分子的合成，是以N，N-二甲基甲酰胺（DMF)為溶劑，3,3'-二 甲氧基聯(lián)苯胺和2-羥基-1-萘甲醛為底物，冰乙酸為催化劑，于80~85°C下回流反應(yīng)8~10 小時(shí)；冷卻析出紅色沉淀物，抽濾，洗絳，DMF重結(jié)晶，得到呈紅色粉末的化合物一3, 3' -二 甲氧基-1，1' -二聯(lián)苯雙萘酚，即為雙邊希夫堿傳感器分子M。
[0008] 底物3,3'-二甲氧基聯(lián)苯胺與2-羥基-1-萘甲醛的摩爾比為 催化劑冰乙酸的用量為反應(yīng)底物總摩爾量的1〇~12%。
[0009] 三、傳感器分子M的識(shí)別性能 1、傳感器分子M對(duì)Cu2+的熒光比色識(shí)別性能 分別向傳感器分子M(2. OX KT5 mol · L-1)的DMSO溶液中加入各種陽(yáng)離子（1.0 X KT3mol · I/1)的水溶液（Fe3+、Hg2+、Ag+、Ca2+、Cu 2+、Co2+、Ni2+、Cd2+、Pb2+、Zn 2+、Cr3+、Mg2+)，并選擇 測(cè)定體系為DMS0/H20 (4:1~1.5:1，v/v) pH=7. 2的緩沖溶液，觀察體系在日光燈下顏色的 變化和在紫外光下熒光的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只有Cu2+的加入能夠使得緩沖溶液在紫外光下 的熒光由黃色變?yōu)闊o(wú)色，而其它陽(yáng)離子的加入不能使緩沖溶液的熒光發(fā)生變化（見(jiàn)圖1); 并且在熒光光譜上，M在537 nm處出現(xiàn)一個(gè)很強(qiáng)的發(fā)射峰；在紫外光譜上，M以及加入其他 陽(yáng)離子在502nm處出現(xiàn)吸收帶，而Cu2+的加入在450nm處出現(xiàn)一個(gè)新的吸收帶，紫移了將 近50nm(見(jiàn)圖2)。并且只有在加入Cu2+之后，在日光燈下緩沖溶液的顏色由棕黃色變?yōu)闊o(wú) 色，而其它陽(yáng)離子的加入不能使緩沖溶液在日光燈下的顏色發(fā)生變化。表明受體M對(duì)Cu 2+表現(xiàn)出很強(qiáng)的專一選擇性。
[0010] 2、紫外熒光滴定Cu2+ 為了進(jìn)一步說(shuō)明傳感器M可以單一識(shí)別Cu2+，我們討論了 Cu2+在不同濃度的紫外、熒光 滴定過(guò)程。在紫外滴定過(guò)程中，如圖3所示，隨著傳感器M中Cu2+當(dāng)量的增加，體系在502nm 處的吸收峰逐漸降低，而在450nm、325nm、268nm的吸收峰逐漸升高；當(dāng)Cu2+當(dāng)量達(dá)到大約 84. 2〇eqUiv.時(shí)，達(dá)到了滴定終點(diǎn)。在熒光滴定過(guò)程中，如圖4所示，隨著Cu2+當(dāng)量的增加， 在537nm處的焚光強(qiáng)度逐漸降低，當(dāng)Cu2+當(dāng)量達(dá)到大約14. OOequiv.時(shí)，達(dá)到了滴定終點(diǎn)。 紫外熒光滴定說(shuō)明隨著Cu2+當(dāng)量的增加，主體的紫外最大吸收波長(zhǎng)紫移，共軛體系減小、熒 光逐漸減小，直至猝滅。
[0011] 實(shí)驗(yàn)表明，傳感器分子M對(duì)Cu2+的絡(luò)合常數(shù)K=2. 8 X IO4Ml光譜最低檢測(cè)限為1. 8 X10 7mol · L 〇
[0012] 3、其他陽(yáng)離子對(duì)Cu2+的熒光抗干擾 為了測(cè)試傳感器分子M在真實(shí)環(huán)境中對(duì)Cu2+的檢測(cè)能力，我們進(jìn)行了抗干擾實(shí)驗(yàn) 的測(cè)試。向分別混合了各種陽(yáng)離子（2.0X10-4 mol ·η的傳感器分子M的DMSCVH2O (4:1~1· 5:1=v/v，ρΗ=7· 2)的 HEPES 緩沖溶液中加入 Cu2+(2. OX KT4 mol · Γ1)，將上述溶 液混合均勻后于室溫下放置大約5min后，利用熒光光譜進(jìn)行測(cè)定。未加入Cu2+時(shí)，向M中 加入陽(yáng)離子均沒(méi)有使熒光發(fā)射光譜發(fā)生明顯的變化；當(dāng)向混合了各種陽(yáng)離子的溶液中加入 Cu2+后，其顏色和熒光發(fā)射光譜均發(fā)生明顯的變化（見(jiàn)圖5)。通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，受 體分子M對(duì)Cu2+具有非常高的專一選擇性，并且M對(duì)Cu 2+的檢測(cè)具有非常好的抗干擾能力， 不受到常見(jiàn)的共存陽(yáng)離子干擾。
[0013] 4、M-Cu2+體系對(duì) H 2P04_的識(shí)別 分別移取〇. 5 mL傳感器分子M的DMS0/H20 (4:1~1. 5: l=v/v，pH=7. 2)的HEPES緩沖溶 液中（2. OXKT4 mol .L-1)于一系列10 mL比色管中，再分別加入Cu2+的DMSO溶液（0. 004 mol ·〇 0.5 mL，這樣就形成了 M-Cu2+陰離子識(shí)別體系。然后在該識(shí)別體系中分別加入 0· 5 mLF' Cr，Br' Γ，Ac(T，H2PO4^ HSO4' CKV，SCN-，CN-的 DMSO 溶液（0· 01M)，SCN' CN-的 水溶液（0. 01M)，最后用DMSO定容5mL。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)在該識(shí)別體系中加入包括Η2Ρ04_在內(nèi) 的 Γ，Cr，Γ，AcCT，H2POp HSCV，CKV，SCN-，CNl勺 10 種陰離子時(shí)，M-Cu 2+在 DMS0/H 20 (4:1~1· 5:1=v/v，ρΗ=7· 2)的HEPES緩沖溶液中，只有H2P04_的加入，使該體系的熒光從幾 乎猝滅狀態(tài)變?yōu)辄S色熒光，對(duì)應(yīng)的熒光光譜為537 nm處的熒光強(qiáng)度恢復(fù)到原來(lái)主體的強(qiáng)度 (見(jiàn)圖6);在紫外燈下其顏色恢復(fù)為傳感器主體溶液原來(lái)的黃色，紫外吸收光譜從450nm的 吸收峰恢復(fù)為傳感器主體502nm的吸收峰，在日光燈下恢復(fù)為主體原來(lái)的棕黃色(見(jiàn)圖7)。 因此，M-Cu2+在DMSCVH2O能夠高選擇性單一檢測(cè)H2PO 4-離子。
[0014] 5、熒光滴SH2P04_ 為了進(jìn)一步說(shuō)明主體M-Cu2+的絡(luò)合物可以單一識(shí)別H2POp我們討論了 H2PCV在不同濃 度的紫外滴定過(guò)程(見(jiàn)圖8)。隨著M-Cu2+* H 2P(V當(dāng)量的增加，在537nm處的熒光強(qiáng)度逐 漸升高，當(dāng)H2PCV當(dāng)量達(dá)到大約20.0 Oequiv.時(shí)，達(dá)到了滴定終點(diǎn)。同時(shí)，在紫外燈下溶液 的顏色從無(wú)色變?yōu)辄S色。說(shuō)明隨著H2PCV當(dāng)量的增加，M-Cu2+的絡(luò)合物的熒光逐漸增強(qiáng)，在 537nm處恢復(fù)為主體的熒光，H2PCV競(jìng)爭(zhēng)掉Cu 2+形成更穩(wěn)定的絡(luò)合物。
[0015] 6、M對(duì)&12+和H 2P(V連續(xù)識(shí)別機(jī)理探宄 在DMS0/H20 (4:1~L 5:1= ν:ν，ρΗ=7· 2)的緩沖溶液中傳感器M對(duì)Cu 2+顯示了很高的 單一性和選擇性。傳感器主體M溶液中Cu2+的存在導(dǎo)致了主體M的紫外吸收光譜紫移，弓丨 起了酚-OH互變?yōu)镃=0, Cu2+與互變后的C=O上的氧原子與-C=N上的氮原子進(jìn)行配位，導(dǎo) 致主體熒光猝滅。實(shí)驗(yàn)表明：在配合物的質(zhì)譜數(shù)據(jù)中，而出現(xiàn)了一個(gè)694. 1的金屬配合物 峰，正好是兩個(gè)受體分子與一個(gè)Cu2+離子配位（M對(duì)Cu2+的絡(luò)合常數(shù)K = 2. 8 X 10 4M4);當(dāng) Η2Ρ04_加入到M-Cu 2+中，H 2P04_競(jìng)爭(zhēng)掉配合物中的Cu 2+，形成Cu (H2PO4-) nx_，恢復(fù)為主體原來(lái) 的熒光。主體M對(duì)Cu 2IPH2PCV也可以進(jìn)行裸眼識(shí)別，M對(duì)C