[发明专利]四羟基修饰的双脲类化合物及其凝胶和基于凝胶检测汞离子的方法

说明书

本发明公开了一种四羟基修饰的双脲类化合物及其凝胶和基于凝胶检测汞离子的方法，该化合物的结构式为式中R代表该化合物与硼酸盐在二甲亚砜与水的混合溶剂中通过硼氧键和脲基之间的氢键可形成可逆共价键凝胶，以形成的凝胶为基质，通过原位还原氯金酸制备金纳米颗粒，所得的凝胶和纳米金复合物可以高灵敏度、高选择性检测汞离子，且具有耗时短、成本低、操作简单等优点。

技术领域

本发明属于汞离子检测技术领域，具体涉及一种四羟基修饰的双脲类化合物，以及采用该化合物制备的可逆共价键分子凝胶和基于该凝胶检测汞离子的方法。

背景技术

有毒的金属离子对人类的健康和环境有着非常严重的影响，因此，检测水生态系统中这些污染物成为人们关注的焦点。汞是环境中最有害的有毒金属离子之一，一般通过煤的燃烧、电厂、海洋、火山喷发、金矿和固体垃圾的焚烧等途径产生。汞离子(Hg²⁺)最稳定的形式是形成无机汞，它具有腐蚀性和致癌性等高细胞毒性，它能够使大脑、神经系统、肾脏以及内分泌系统受到严重损害，长期接触无机汞会引起自身免疫系统的疾病。因此，对环境和生物样品中汞离子进行高灵敏度和高选择性的检测有着非常重要意义。目前，常用的检测Hg²⁺的方法主要有原子吸收光谱法(Atomic absorption spectrometry，AAS)，原子荧光光谱法(Atomic fluorescence spectrometry，AFS)，电感耦合等离子体质谱法(Inductively oupled plasma mass spectrometry，ICPMS)和高效液相色谱法(High-performance liquid chromatography，HPLC)等。虽然这些方法有很多优点，但是，它们通常需要昂贵的仪器设备，样品的制备过程繁琐，需要对样品进行分离和富集，从而需要大量的时间。因此，建立一种高灵敏度、高选择性、耗时短、成本低的测定Hg²⁺的方法成为当今研究的热点。光学传感器不需要特殊的仪器，还可以对Hg²⁺进行可视化检测，引起人们的广泛关注。如今，提出了基于有机发色团和荧光基团、共轭聚合物、核酸、DNA酶、蛋白、薄膜以及纳米粒子的Hg²⁺传感器。虽然这些光学传感器要比传统方法简单很多，但大多数的灵敏度和选择性低，探针材料的合成步骤繁杂，或不适合实际样品的检验，使其应用受到了很大的限制。因此，设计一种不仅灵敏度和选择性高，而且简单、经济、实用的检测Hg²⁺的方法仍然是目前研究的前沿热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种四羟基修饰的双脲类化合物，以及基于该化合物的可逆共价键分子凝胶和以该凝胶为基质检测汞离子的方法。

解决上述技术问题所采用的四羟基修饰的双脲类化合物的结构式如下所示：

式中R代表

上述四羟基修饰的双脲类化合物的制备方法为：将2-氨基-1,3-丙二醇溶于甲醇中，将式I所示的二异氰酸酯的二氯甲烷溶液逐滴加入上述溶液中，其中2-氨基-1,3-丙二醇与二异氰酸酯的摩尔比为2:1；甲醇与二氯甲烷的体积比为1:75，常温搅拌反应16小时，过滤，用乙酸乙酯洗涤，干燥，得到四羟基修饰的双脲类化合物，具体合成路线如下：

本发明的可逆共价键分子凝胶是由上述的四羟基修饰的双脲类化合物与硼酸盐在二甲亚砜与水的混合溶剂中通过可逆硼氧键和脲基之间的氢键形成，其中硼酸盐为硼酸锂、硼酸钠、四丁基硼酸铵中的任意一种，所述的硼酸盐是由硼酸和氢氧化物反应生成，其中所述的氢氧化物为氢氧化锂、氢氧化钠或四丁基氢氧化铵。

上述可逆共价键分子凝胶的制备方法为：将四羟基修饰的双脲类化合物和硼酸完全溶解于二甲亚砜中，然后加入氢氧化物的水溶液，混合均匀，所得混合液常温静置10～20分钟，得到可逆共价键分子凝胶。