本发明专利技术公开了一种吡咯并吡咯二酮衍生物的应用，该吡咯并吡咯二酮衍生物对Hg2+具有选择性络合作用，且易解络合，可作为Hg2+识别物质应用于制备检测水溶液中Hg2+的荧光传感器，制得的荧光传感器用于检测Hg2+具有可肉眼识别，灵敏度高，可重复使用的特点，其具有较强的Hg2+选择性，Ag+、Pb2+、Cu2+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Al3+等阳离子对Hg2+检测无干扰，该荧光传感器可广泛应用于环境工程、生物检测等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一类吡咯并吡咯二酮衍生物在Hg2+检测中的应用，属于功能材料领域。
技术介绍
发达的工业带给人类巨大的财富，但同时也带来了严重的重金属环境危害。其中汞污染已成为全球性重大环境问题，我国是汞的生产、使用和排放大国，汞污染防治形势十分严峻。现如今成熟的汞检测技术多是借助大型分析仪器，但样品制备耗时长且检测费用昂贵，不能满足现今量多、方便、快速的需求，而化学传感器能较好地满足以上要求。吡咯并吡咯二酮(DPP)类功能染料具有较高的荧光量子产率，较大的摩尔消光系数，在可见光区有良好的光电性能，在光电领域有着很好的应用。也有报道将这种材料应用于离子荧光传感器。目前所研究的作为Hg2+传感器的DPP荧光传感器都是将DPP结构作为传感器中的吸电子基团，而非Hg2+识别基团，这类传感器容易受到Ag+或Cu2+的干扰。
技术实现思路
针对现有技术中吡咯并吡咯二酮(DPP)类功能材料作为Hg2+传感器存在的缺陷，本专利技术的目的是在于提供一种吡咯并吡咯二酮衍生物的应用，该吡咯并吡咯二酮衍生物水溶性相对较好，能与Hg2+进行络合反应，且易解络合，其作为Hg2+识别物质应用于制备检测水溶液中Hg2+的荧光传感器，对Hg2+可裸眼识别，选择专一性和灵敏性高，且可重复使用，大大降低Hg2+检测成本。本专利技术公开了一种吡咯并吡咯二酮衍生物的应用，该应用是将具有式1结构的吡咯并吡咯二酮衍生物作为Hg2+识别物质应用于制备检测水溶液中Hg2+的荧光传感器；其中，R为氢，或R为n为1～4，或R为水溶性的单糖基、二糖基或多糖基。优选的应用方法中R优选为本专利技术的吡咯并吡咯二酮衍生物通过如下方法得到：1、二噻吩吡咯并吡咯二酮可以直接购买得到，属于市售常规产品。2、N取代的二噻吩吡咯并吡咯二酮通过如下方法制备得到：其中，X＝Cl、Br或I；R为n为1～4，或R为水溶性的单糖基、二糖基或多糖基。具体制备过程是：将二噻吩吡咯并吡咯二酮溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，加入碱(叔丁醇钾、碳酸钾)使仲胺发生去质子化，再加入卤代物在室温下反应便可得到目标产物。卤代物是市售的常规化合物，也可以通过常规的卤化反应获得。优选的应用方法中咯并吡咯二酮衍生物通过与Hg2+进行络合反应发生荧光淬灭及肉眼可识别的颜色变化来实现对Hg2+的识别。吡咯并吡咯二酮衍生物的具有特殊的结构，同时含有的仲胺和噻吩环对Hg2+具有选择性络合作用。较优选的应用方法中吡咯并吡咯二酮衍生物与Hg2+发生络合反应后，通过半胱氨酸进行络合分解。络合分解后，传感器可以进行循环使用。优选的应用方法中在Hg2+与Ag+、Pb2+、Cu2+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+和Al3+共存在的条件下吡咯并吡咯二酮衍生物选择性络合Hg2+。优选的应用方法中吡咯并吡咯二酮衍生物与Hg2+络合后发生吸收光谱的红移，颜色由黄色变为蓝色，可通过裸眼识别。相对现有技术，本专利技术带来的有益效果：现有技术中的吡咯并吡咯二酮衍生物作为Hg2+检测荧光传感器仅将吡咯并吡咯二酮衍生物(DPP)结构的作为传感器中的吸电子基团，而非Hg2+识别基团，且容易受到Ag+或Cu2+等离子的干扰。专利技术人首次发现一类吡咯并吡咯二酮衍生物，即二噻吩吡咯并吡咯二酮染料中间体原料具有较好的选择性络合Hg2+的作用，可以作为荧光传感器材料，但是其溶解性还不是很理想。在此基础上，专利技术人对二噻吩吡咯并吡咯二酮进行基团修饰，在其中一个N原子上修饰具有一定亲水性的烷氧类等基团，意外发现经过基团修饰后，不但二噻吩吡咯并吡咯二酮的溶解性能改善，而且选择性络合Hg2+的能力也得到提升。获得的吡咯并吡咯二酮衍生物对Ag+、Pb2+、Cu2+、Cr3+、Mn2+、Fe3+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+和Al3+等共存阳离子中的Hg2+具有较强的选择性和抗干扰能力。这类吡咯并吡咯二酮衍生物能与Hg2+直接发生络合作用，延长DPP共轭结构，使其发生荧光淬灭和吸收光谱的红移，通过颜色变化，可通过裸眼识别。利用这类吡咯并吡咯二酮衍生物与Hg2+的选择性络合作用，不需要另外引入Hg2+的识别基团，大大提高了对Hg2+专一性和灵敏性识别。本发明的吡咯并吡咯二酮衍生物与Hg2+进行络合反应后，通过半胱氨酸即可解络合，传感器可以重复使用，大大降低了使用成本。另外，本专利技术利用染料原料，生产成本低，减少环境污染。附图说明【图1】为实施例1制备的吡咯并吡咯二酮衍生物(N-DPP)的核磁共振氢谱图。【图2】为实施例1制备的吡咯并吡咯二酮衍生物(N-DPP)对不同浓度Hg2+响应的紫外-可见吸收光谱图。【图3】为实施例1制备的吡咯并吡咯二酮衍生物(N-DPP)对不同浓度Hg2+响应的荧光发射光谱图。【图4】实施例1制备的吡咯并吡咯二酮衍生物(N-DPP)对不同金属离子响应的荧光发射光谱图。【图5】实施例1制备的吡咯并吡咯二酮衍生物(N-DPP)在无Hg2+和一倍当量Hg2+的环境中的荧光发射光谱，以及继续加入半胱氨酸后的荧光发射光谱图。【图6】为实施例2中吡咯并吡咯二酮衍生物对Hg2+的荧光滴定光谱。具体实施方式为了更好地理解本专利技术专利的内容，下面通过具体的实例和图例来进一步说明本专利技术的技术方案，但这些实施实例并不限制本专利技术保护范围。实施例1基于N-DPP荧光传感器的制备。在25mL单口烧瓶中加入300mg二噻吩吡咯并吡咯二酮和10mL N,N-二甲基甲酰胺。室温搅拌5分钟后加入285mg叔丁醇钾，在氮气保护下搅拌30分钟。接着逐滴加入300mg的1-溴-2-(2-甲氧基乙氧基)乙烷，滴毕室温下继续搅拌6小时停止反应。将反应液倒入蒸馏水中，用三氯甲烷萃取得到有机相。有机相浓缩后用柱层析方法进行纯化得到一红棕色固体粉末(乙酸乙酯：二氯甲烷＝1:2)。1H NMR(CDCl3,500MHz)δ(ppm):3.352(s,3H),3.513-3.531(m,3H),3.668-3.686(m,2H),3.831-3.856(t,2H),4.314-4.340(t,2H),7.246-7.263(dd,J＝3.5Hz,5.0Hz,1H),7.283-7.299(dd,J＝4.0Hz,5.0Hz,1H),7.631-7.643(dd,J＝1.0Hz,5.0Hz,1H),7.667-7.679(dd,J＝1.0Hz,5.0Hz,1H),8.346-8.355(dd本文档来自技高网...
【技术保护点】
吡咯并吡咯二酮衍生物的应用，其特征在于，具有式1结构的吡咯并吡咯二酮衍生物作为Hg2+识别物质应用于制备检测水溶液中Hg2+的荧光传感器；其中，R为氢，或R为n为1～4，或R为水溶性的单糖基、二糖基或多糖基。
【技术特征摘要】
1.吡咯并吡咯二酮衍生物的应用，其特征在于，具有式1结构的吡咯并吡咯二
酮衍生物作为Hg2+识别物质应用于制备检测水溶液中Hg2+的荧光传感器；
其中，
R为氢，或R为n为1～4，或R为水溶性的单糖基、二糖基
或多糖基。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，R为3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述的咯并吡咯二酮衍生物
通过与Hg2+进行络合反应发生荧光淬灭及肉眼可...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘正春，聂凯旋，董波，石环环，华针，李文佳，牛燕芳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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