[发明专利]取代巯基噻二唑化合物在比色识别Hg2+中的应用

说明书

技术领域

本发明属于超分子技术领域，涉及一种取代巯基噻二唑化合物作为受体在比色识别Hg²⁺中的应用。

背景技术

汞是一种具有高度生理毒性的化学物质，即使在含量较低的水平，它也是一种高度有毒、有害的环境污染物。并且生活在河流湖泊和海洋中的微生物和细菌可以使无机汞变成有机汞，它可以轻易地进入食物链并积聚在上层链，到达人体后，使人产生严重的恶心、呕吐、腹痛以及肾功能的损伤，严重者可损伤人的大脑及中枢神经系统，所以危害极大。因此，它已经成为目前全球最引人关注的环境污染物之一。另一方面，汞及汞盐在工业中又使用很广泛并且污染较大。基于上述原因，环境中汞的检测便引起了人们的极大关注，并不断探讨其检测方法。其中通过比色或荧光分子的化学传感方法尤为引人注目。到目前为止，人们已经设计合成了一些能够与Hg²⁺选择性结合的化合物，如冠醚、杯芳烃、多胺以及含硫的二乙胺。但是，能够选择性比色检测汞离子的受体还鲜见报道。同时，溶液中比色检测汞离子仍然需要配制溶液，溶液不便携带和保存。比较而言，如果开发出能比色检测阳离子的试纸，将更便于携带、保存和使用。

取代巯基噻二唑化合物的结构含有N,N-二甲基苯基、席夫碱基的发色团，同时含有-SH的识别基团，其中识别基团中的S对汞离子具有识别作用，因此该化合物可作为汞离子的比色识别受体。取代巯基噻二唑化合物的结构式为：

硫醇式                                                          硫酮式

上述硫醇式和硫酮式均为该受体化合物同时存在的两种互变异构式，为同种物质。

发明内容

本发明的目的是利用取代巯基噻二唑化合物的结构特点，提供一种该化合物作为受体在比色识别Hg²⁺中的应用。

本发明的另一目的，就是提供一种吸附有取代巯基噻二唑化合物的检测试纸及其在比色检测Hg²⁺中的应用。

下面通过具体实验对取代巯基噻二唑化合物比色识别Hg²⁺的性能作进一步说明。

实验仪器与试剂：¹H NMR使用Mercury-400BB型核磁共振仪测定，TMS为内标。元素分析使用Flash EA 1112型元素分析仪测定；IR使用Digilab FTS-3000 FT-IR型红外光谱仪（KBr压片）测定；熔点使用X-4数字显示显微熔点测定仪（温度计未校正）测定；紫外光谱使用岛津UV-2550紫外-可见吸收光谱仪（1 cm石英液池）测定。

所用阳离子均为其高氯酸盐，溶剂为三次蒸馏水和二甲基亚砜（DMSO，分析纯）。其它试剂均为市售分析纯。

1、阳离子比色识别性能研究

分别移取1.00 mL取代巯基噻二唑化合物的DMSO溶液（1×10^-4 mol·L^-1）于一系列10 mL 比色管中，再分别移取1.25mL的三次蒸馏水于上述比色管中，然后再分别加入Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Hg²⁺、Ag⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cr³⁺的高氯酸盐的DMSO溶液（4×10^-3mol·L^-1）0.25 ml。用DMSO稀释至5mL，此时受体——取代巯基噻二唑化合物的浓度为4×10^-5mol·L^-1 ，阳离子物质的量为受体物质的量的5倍（2×10^-4mol·L^-1），混合均匀后放置30分钟左右，观察受体取代巯基噻二唑化合物对阳离子的响应。结果发现，当在受体的DMSO溶液中分别加入上述阳离子的DMSO溶液时，Hg²⁺的加入使受体的DMSO溶液显著褪色（由黄色褪为无色）。在其相应的紫外光谱中，Hg²⁺的加入使受体在438nm处的吸收峰完全消失（见图1、2：紫外光谱和其柱状图）。其余阳离子的加入对受体的DMSO溶液颜色和紫外光谱无明显影响。因此，本发明取代巯基噻二唑化合物可作为受体在DMSO溶液中选择性比色识别Hg²⁺。