[发明专利]一种检测氰根离子的分子探针及其合成和应用方法

说明书

技术领域

本发明属于化学分析检测技术领域，具体涉及一种裸眼及比色法检测氰根离子的分子探针及其制备和在检测氰根离子方面的应用。

背景技术

氰化物是一种剧毒物质，受到人类的关注已有一百多年的历史，至今仍然受到高度重视。氰化物对人的饮入半数致死量(LD50)为1.0mg/kg，世界卫生组织规定的饮用水中氰化物的最高含量为1.9μmol·L^-1。氰化物能严重影响人体的许多生理器官与功能，如血管，视觉，中枢神经，心脏，内分泌，代谢系统等。最熟知的是氰根离子能与血红素蛋白中的铁离子结合，从而导致其能抑制动物体的呼吸作用。但尽管氰化物有剧毒，但另一方面它在广泛应用于石化、冶金、电镀工业及钢铁炼造等领域。氰化物的广泛应用也就导致了其不可避免地在环境中排放物和污染。所以开发高灵敏、高选择检测氰化物的方法对环境保护是非常必要的。

目前传统的检测氰根离子的方法有滴定法（Suzuki T.,Hiolki A.,Kurahashi M.Anal.Chim.Acta2003,476,159.）、伏安法（Safavi A.,Maleki N.,Shahbaazi H.R.Anal.Chim.Acta2004,503,213.）、电位分析法（Shan D.,Mousty C.,Cosnier S.Anal.Chem.2004,76,178.）以及离子色谱法（Christison T.T.,Rohrer,J.S.J.Chromatogr.,A2007,1155,31.）等。但是这些方法都需要复杂的耗时处理，并设计到复杂仪器的使用。光学分子探针在检测氰根离子时具有样品处理简洁、成本低廉及操作简便快速等优点，近年来得到了发展与利用（郭媛.香豆素类衍生物及其制备方法和在检测氰根离子中的应用:中国,CN201210510755.7[P].2013-04-17.）。

氰根离子的具有较强的亲核反应特性，而水杨醛由于分子内氢键的存在，其醛基中碳原子被激活并能选择性地与氰根离子亲核加成。另一方面萘酰亚胺偶氮苯染料具有较高的吸光系数，呈现出较深色泽，且具有很好的热稳定性和色牢度。因此，我们设计了一种以选用水杨醛作为氰根离子的识别基团，萘酰亚胺偶氮苯作为发光基团的比色法分子探针。

发明内容

对于上述情况，本发明的目的是提供一种新的易于制备、性能稳定的比色法分子探针，并提供该探针的合成方法，还在此基础开发出对氰根离子进行高选择性和高灵敏度的检测方法。

一种检测氰根离子的分子探针，结构通式如下：

其中R₁选自具有1至18个碳原子的烷基链中的任一种，优选1-6个碳原子的任一种；R₂、R₃、R₄各自独立选自H或1至4个碳原子的烷基链中的任一种，R₂、R₃、R₄各自独立优选自H或1至2个碳原子的烷基链中的任一种。进一步优选为：

一种检测氰根离子的分子探针的合成方法，具体如下：

将4-氨基-1,8-萘酰亚胺骨架与亚硝酸盐和无机强酸在有机酸溶剂中冰浴反应，生成中间产物萘酰亚胺偶氮盐，然后加入水杨醛或其衍生物的溶液，用有机弱碱调节溶液pH，反应后将得到的沉淀洗涤后分离纯化得到探针分子化合物。

4-氨基-1,8-萘酰亚胺骨架中的酰亚胺N取代基选自1至18个碳原子的烷基链中的任一种，优选1-6个碳原子的任一种。

水杨醛的衍生物为：

其中：R₂、R₃、R₄各自独立选自H或1至4个碳原子的烷基链中的任一种；R₂、R₃、R₄各自独立优选自H或1至2个碳原子的烷基链中的任一种。

亚硝酸盐选自亚硝酸钠、亚硝酸钾或其它亚硝酸碱金属盐。

无机强酸选自浓硫酸、浓盐酸或浓氢溴酸。

有机酸溶剂选自乙酸、甲酸或常温下为液体的烷基羧酸。

溶解水杨醛或其衍生物的有机溶剂选自甲醇、乙醇或四氢呋喃。

调节pH的有机弱碱选自饱和醋酸钠或饱和醋酸钾。

上述方法中浓硫酸质量浓度不低于98%。浓盐酸质量浓度不低于37%。浓氢溴酸质量浓度不低于48%。

上述方法中冰浴反应时间3-5h。