[发明专利]一种用于Cr3+、Cu2+裸眼识别与检测的安替比林衍生物探针材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属离子检测和选择性比色识别领域，具体是一种用于Cu²⁺、Cr³⁺裸眼识别与检测的含有咔唑-安替比林席夫碱衍生物探针分子的合成及其离子识别性能的研究。 

背景技术

近年来，过渡金属离子在环境和生命科学中发挥着重要的作用，因此设计合成对过渡金属离子有选择性识别功能的探针分子越来越受到关注。在众多过渡金属离子及重金属离子中，铜离子与我们的生活密切相关。铜是动植物体内必需的微量重金属元素之一，大约有二十多种作用需要有铜离子的参与，如细胞色素氧化酶、过氧化物歧化酶及酪氨酸酶等。但如果机体内铜离子含量过高，则会使细胞受损和坏死，导致脏器功能损伤和疾病的产生，同时铜离子也是污染环境的重金属离子之一。铬及其化合物被广泛应用于冶金、电镀、皮革、颜料、耐火材料、印染、涂料等工业，通过废气、废液排放最终以离子形态进入大自然。铬的毒性与其存在的价态有关，Cr⁶⁺比Cr³⁺毒性高100倍，并易被人体吸收且在体内蓄积，铬的污染源有含铬矿石的加工、金属表面处理、皮革鞣制、印染等排放的污水。Cr⁶⁺离子对人体有毒，而Cr³⁺离子是人体必需的微量元素之一，它在维持人体健康方面起关键作用。铬是正常生长发育和调节血糖的重要元素，还是葡萄糖耐量因子的组成成分，可促进胰岛素在体内充分地发挥作用。当铬缺乏时，就很容易表现出糖代谢失调，如不及时补充，就会患糖尿病，诱发冠状动脉硬化导致心血管病，严重的会导致白内障、失明、尿毒症等并发症。因此，开发能识别Cr³⁺及Cu²⁺的比色/荧光分子探针对于环境及生命科学都具有重大的意义。 

一直以来，对Cu²⁺及Cr³⁺离子的检测方法主要有原子吸收法、分光光度法、高效液相分析法及电化学分析法等，但上述方法中，有的试剂选择性较差，用于某些复杂样品分析时，常需借助适当的预处理；有的仪器设备复杂，成本较高，都不是理想的识别和检测生物体内Cu²⁺、Cr³⁺离子的方法，比色及荧光分析法作为一种简单、有效而又经济的方法，具有高灵敏度和能通过裸眼识别，目前正成为生物界应用最广泛的方法之一。分子/离子探针技术因具有选择性好、灵敏度 高、简单快速且不需要借助昂贵仪器的优点而被广泛地应用于各种金属离子的检测。利用吸光度与离子浓度的关系可以对离子进行定量或定性的分析，方便、快捷，具有较高的选择性和灵敏性，非常适用于重金属离子的实时或原位检测。 

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题提供一种对Cu²⁺、Cr³⁺具有特殊选择性，且灵敏度高、制备方法简单实用且产率较高的用于Cu²⁺、Cr³⁺检测的比色离子探针试剂及其制备方法。由于比色探针的识别性能与探针分子的空间结构及所采用的测试条件有关，所以本发明基于C=N异构化机理，以C=N中的N原子和安替比林中的O原子为识别基团、以咔唑为发色团母体，设计并合成了具有刚性结构的探针分子。 

本发明采用的技术方案如下： 

一种用于Cr³⁺、Cu²⁺裸眼识别与检测的含有咔唑-安替比林基席夫碱比色探针化合物，其特征在于：该化合物是由基于咔唑的醛基与4-氨基安替比林中的氨基基团缩合反应得到的含有咔唑基团的席夫碱衍生物，其分子特征是席夫碱化合物结构中含有N-取代安替比林基团、-C=N基团和咔唑基团；该探针化合物具有C=N结构的席夫碱衍生物，同时分子中含有O和N等配位原子，可以与一些金属离子形成配位分子，产生特定的紫外、荧光现象；所述的探针化合物的化学结构式如下： 

其中，R是碳原子数目为n=2-8烷基取代基。 

一种用于Cr³⁺、Cu²⁺检测与裸眼识别的含有咔唑-安替比林基席夫碱比色探针化合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤： 

（1）己基咔唑中间体（1）的合成 

将咔唑溶于无水DMF中，室温搅拌至完全溶解后分批加入NaH，油封，继续室温搅拌20分钟后用恒压漏斗滴加含溴己烷的DMF溶液，滴毕，80℃水浴回流3小时停止反应，冷却后倒入水中，用体积比为1:1的盐酸调节pH值至中性， 静置，析出粗产品，抽滤，用乙醇重结晶即可得己基咔唑中间体；