[发明专利]一种自组装型荧光化学传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种自组装型荧光化学传感器。 

背景技术

荧光化学传感器检测技术起源于二十世纪八十年代，由于其具有快速、高效、低耗、无需参比、能实现远程控制等特点，目前已被广泛应用于化学、环境、生物等领域的金属离子和有机分子检测。荧光化学传感器一般是指非生物属性的，能可逆结合被检测物质，并同时通过荧光信号给以指示的化合物或材料。通常，荧光化学传感器包括两个必备单元，一个是能选择性结合被检测物质的识别单元，另一个则是对识别产生荧光指示的荧光信号单元。两个必备单元可以合二为一，也即该单元既能选择性结合被检测物质又能发出荧光信号，也可以通过连接基用化学键方式或以其他物理方法加以连接。荧光化学传感器检测性能优劣与否依赖于识别单元和荧光信号单元两者性能的发挥，它既要求识别单元能高效并选择性地识别被检测物，同时又要求荧光信号单元能及时地对识别过程给出可分辨的信号指示，这实质上体现的是两个单元的协同作用。因此，如何进行有效设计，提高两个必备单元的协同作用效果，是荧光化学传感器设计制备的关键问题。目前，文献报道的荧光化学传感器中将识别单元和荧光信号单元合二为一的范例较少，这主要是由于具有选择性识别能力的荧光物质并不多见。报道更多的则是采用将识别单元和荧光信号单元用化学键连接的方式来获得荧光化学传感器，如中国专利CN1237050C公开了一种检测金属离子的荧光化学传感器分子的制备方法，即以吡啶衍生物和所接哌嗪基为识别单元(哌嗪基也起到连接基的作用)，以4-胺基萘酰亚胺基团为荧光信号单元，通过化学键连接制得重金属离子荧光化学传感器；中国专利CN101261268A公开了一种检测中性阴离子的荧光化学传感器，它是在胆酸分子骨架上，将硫脲或脲基识别单元和稠环芳烃荧光信号单元用化学键直接连接制得荧光化学传感器。而采用化学键连接识别单元和荧光信号单元的方法制备荧光化学传感器往往需要大量的化学合成工作，并且这种化学键连接也会一定程度上影响到识别单元对被检测物的结合性能以及两个单元之间的协同作用。因此，设计结构简单、易于制备的高性能荧光化学传感器是本发明的主要目标。 

发明内容

本发明的目的是为了提供一种制备方法简单的用于水中铜离子选择性检测的自组装型荧光化学传感器。 

本发明所说的一种自组装型荧光化学传感器是以对叔丁基硫杂杯[4]芳烃为金属离子识别单元，以苝为荧光信号单元，以聚乙二醇辛基苯基醚为表面活性剂，通过表面活性剂分子 的胶束自组装作用制成荧光化学传感器。 

本发明提供的一种自组装型荧光化学传感器，包括对叔丁基硫杂杯[4]芳烃、苝、聚乙二醇辛基苯基醚和水，其含量以重量百分比计为：对叔丁基硫杂杯[4]芳烃0.12～0.24wt％，苝0.04～0.08wt％，聚乙二醇辛基苯基醚3.6～5.4wt％，水94.28～96.24wt％。其制备方法为： 

向烧杯中分别加入重量百分比为0.04～0.08wt％的苝和重量百分比为0.12～0.24wt％的对叔丁基硫杂杯[4]芳烃，然后加入重量百分比为3.6～5.4wt％的聚乙二醇辛基苯基醚，在45℃条件下搅拌2小时，然后向烧杯中加入94.28～96.24wt％的水，搅拌1小时，即制得自组装型荧光化学传感器。 

本发明中选用聚乙二醇辛基苯基醚为表面活性剂。聚乙二醇辛基苯基醚是一种非离子型表面活性剂，对金属离子的结合能力较弱，并且具有较好的胶束自组装特性。本发明选取对叔丁基硫杂杯[4]芳烃为识别单元。对叔丁基硫杂杯[4]芳烃由四个对叔丁基苯酚单元通过桥联硫原子在酚羟基邻位连接而构成，被认为是第三代超分子受体化合物。对叔丁基硫杂杯[4]芳烃可借助其分子下沿的桥联硫原子与酚羟基氧原子的协同配位作用选择性地结合金属离子。另外，由于对叔丁基硫杂杯[4]芳烃分子上沿为叔丁基苯环，疏水性较强，而其分子下沿为酚羟基和硫原子，亲水性强，因而对叔丁基硫杂杯[4]芳烃具有两亲性质，从而处于胶束的聚乙二醇辛基苯基醚分子层中。其分子下沿的酚羟基和硫原子朝向胶束外测的水相，能较好地结合金属离子，而其分子上沿的叔丁基苯环部分朝向胶束内测的疏水相，能与胶束内部进行信息交换。本发明选取苝为荧光信号单元，由于苝疏水性较强，因而处在胶束内部疏水相中。又由于苝的荧光发射波长相对较长，能够避开对叔丁基硫杂杯[4]芳烃在波长300nm左右的光谱带吸收。 

在用本发明进行金属离子检测时，当其识别单元分子下沿检测到胶束外部的金属离子，可通过其分子上沿与胶束内部的交换作用引起胶束内电子转移或能量转移，使胶束内部荧光信号单元苝的荧光发射发生变化，从而对金属离子检测给出信号指示。