[发明专利]一种取代聚炔型水相二价铜离子检测探针的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明属于功能高分子材料领域，具体公开了一种取代聚炔型水相二价铜离子检测探针及其制备方法和应用。本发明以N‑Boc‑甘氨酸与炔丙胺为原料经酰胺化反应合成M‑Gly‑Boc；随后在有机铑配合物的催化下引发M‑Gly‑Boc聚合制得P‑Gly‑Boc；最后用三氟乙酸脱除Boc基团，得到具有优异水溶性的取代聚炔型水相二价铜离子检测探针P‑Gly‑NH₂。本发明方法所制得的探针对Cu²⁺的检测具有专一性，对其它金属离子及阴离子的抗干扰能力强，检出限实验测定为0.128mg/L。本发明显著提升了取代聚炔在识别与检测领域的实际应用价值，也为饮用水中Cu²⁺的专项检测提供了一条简便易行的解决方案。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，具体涉及一种取代聚炔型水相二价铜离子检测探针的制备方法及其产品和应用。

背景技术

铜是自然界中最为常见的金属元素之一，在生命活动中起着非常重要的作用。当生命体内Cu²⁺浓度超出或低于细胞所需的浓度范围时，会引起严重的铜代谢障碍疾病，因此其在水溶液中的定向检测受到了极大的关注。

目前，Cu²⁺检测的方法主要有直接法和间接法两类。直接法包括原子吸收/发射光谱法、离子选择性电极法等，其优点是选择性强、灵敏度高但是需要价格高昂的测试设备。间接法多数是利用有机小分子螯合剂与Cu²⁺之间的配位络合作用，通过滴定或分光光度法实现对Cu²⁺浓度的检测。间接法操作简单、设备成本低，在采用分光光度计进行检测时的准确度及灵敏度较高，但有时需要使用掩蔽剂排除其它金属离子对Cu²⁺检测的干扰，增加了实际应用的难度。因此，如何在不使用掩蔽剂的前提下高选择性地检测Cu²⁺成为了目前Cu²⁺探针开发的热点和难点(相关专利申请文献：CN106967053A、CN105924457A、CN107235985A)。近年来，高分子在Cu²⁺检测方面的应用也有了一定的研究。然而，当前研究思路主要还集中在将具有Cu²⁺识别能力的小分子接入高分子主链、侧基或端基中(相关专利申请文献：CN106380621A、CN104927049A)，所得高分子探针检测Cu²⁺的本质仍是所接小分子的络合显色，并没有充分利用高分子本身的特性。

取代聚炔作为一类典型的动态螺旋高分子(Chem.Rev.2009,109,6102–6211)，具有优异的刺激响应性，能在外界分子、离子的刺激下改变主链构象。受这一特点的启发，2011年，Riguera等人将所合成的一种聚苯乙炔衍生物成功用于氯仿中一价和二价金属离子的识别，这种聚苯乙炔衍生物在一价和二价金属离子的作用下可从消旋螺旋结构分别转变为左手和右手螺旋结构(Angew.Chem.Int.Ed.2011,50,11692–11696)。同年，邓建平等人成功合成了一种N-炔丙基丙硫脲类聚合物，该聚合物在有机溶剂中与Fe³⁺络合后会从光学活性螺旋构象转变为消旋螺旋构象，从而实现对Fe³⁺的识别(Polym.Chem.2011,2,2825–2829)。类似的例子还有很多，这表明，将取代聚炔主链的构象转变应用于金属离子识别与检测将会有着光明的前景，但现阶段的研究仍面临着诸多挑战。其中最为棘手的是，该应用仍局限于有机溶剂体系，难以在水相中开展。导致这一问题的根本原因是水溶性取代聚炔在合成上仍困难重重(Chem.Mater.2018,30,6908-6914)。

发明内容

为了解决取代聚炔只能在有机溶剂中进行金属离子识别与检测的问题，本发明提供了一种取代聚炔型水相二价铜离子检测探针及其制备方法，实现了专一、灵敏且高效地检测水相中的二价铜离子。

本发明通过以下技术方案实现：

一种取代聚炔型水相二价铜离子检测探针的制备方法，包括以下步骤：