[发明专利]一种吡啶桥联的多重应答受体分子及其合成方法和应用

说明书

本发明提供了一种吡啶桥联的多重应答受体分子及其合成方法和应用，该受体分子为罗丹明B螺内酰胺与二茂铁通过吡啶桥联结构连接，吡啶桥联结构的一端与罗丹明B螺内酰胺中酰胺基团的氮连接，吡啶桥联结构的另一端与二茂铁的碳连接，所述吡啶桥联基团的结构式为：本发明提供的受体分子具有电化学、紫外、荧光、比色多重响应功能，实现了通过循环伏安、紫外可见和荧光光谱等方法选择性快速检测水相中Hg²⁺离子，最低检出限为4.14×10^‑7M，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于汞离子检测技术领域，具体涉及一种吡啶桥联的多重应答受体分子及其合成方法和应用。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，而不必然构成现有技术。

重金属汞是一种剧毒元素，汞及其化合物是全球范围内最引人关注的环境污染物之一，广泛分布于环境中，直接对土壤，空气和水体造成严重的污染，特别是流入水体中的无机汞可进一步转化为毒性更大的有机汞，经食物链进入人体不断蓄积，通过主要与巯基结合，导致相关细胞色素氧化酶、丙酮酸激酶、琥珀酸脱氢酶等失去活性，阻碍细胞生物活性和正常代谢，严重损害神经系统、肾脏和肝脏等器官，威胁人类的健康。

传统检测汞离子的方法主要有仪器分析法、荧光探针法，其中，仪器分析存在检测设备昂贵、样品预处理繁琐、无法实现汞离子定位检测等缺陷，而荧光探针法存在检测手段相对单一的问题，而将荧光探针和电化学探针组合后设计成具有光电多重应答功能受体分子，可满足不同条件下通过多种方式高效监测汞离子的目的。

发明内容

罗丹明类染料具有荧光量子产率高、摩尔吸光系数大、光学稳定性好等优点，尤其是易于形成独特的螺环结构，可以广泛用于设计荧光探针。二茂铁具有独特的夹心结构和优异的电化学性质，是构建电化学探针的首选结构单元。目前，以罗丹明和二茂铁为光、电活性中心，用于检测汞离子的光电多通道受体分子，主要是基于席夫碱结构将二茂铁和罗丹明连接而成，不仅结构单一，而且受体分子的稳定性差，限制了其应用。为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种吡啶桥联的多重应答受体分子及其合成方法和应用，本发明提供的吡啶桥联的多重应答受体分子稳定性好，具有高选择性检测水中Hg²⁺离子的功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

本发明的第一方面，提供了一种吡啶桥联的多重应答受体分子，罗丹明B螺内酰胺与二茂铁通过吡啶桥联结构连接，吡啶桥联结构的一端与罗丹明B螺内酰胺中酰胺基团的氮连接，吡啶桥联结构的另一端与二茂铁的碳连接，所述吡啶桥联基团的结构式如下：

本发明提供的受体分子突出特点是吡啶桥与电化学响应中心二茂铁和荧光响应中心罗丹明B通过酰胺基团键合在一起，实现了对水体中Hg²⁺离子的选择性识别及其光电响应信号的有效输出。受体分子化学稳定性好，合成简单，对Hg²⁺离子响应快(5min)，最低检出限为4.14×10^-7M。与现有技术相比，本发明的受体分子通过改变桥联基团，实现了对水体中微量Hg²⁺离子的选择性高效检测，具有检测手段多样，选择性好等特点，具有广阔的应用前景。

本发明的第二方面，提供了一种上述吡啶桥联的多重应答受体分子的制备方法，该方法包括罗丹明B螺内酰胺吡啶衍生物与二茂铁甲酰氯进行取代反应形成所述受体分子。

本发明的第三方面，提供了一种上述吡啶桥联的多重应答受体分子在检测水相中Hg²⁺离子的应用，检测机理是受体分子特异性与Hg²⁺离子配位，打开罗丹明B螺内酰胺环引起荧光和电化学性质的响应，其配位模式如下式所示：

本发明的有益效果为：