一种基于聚集诱导效应汞离子荧光探针及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种基于聚集诱导效应汞离子荧光探针，包括两部分：含醛基结构的具有聚集诱导效应的荧光基团A和二巯基有机化合物B，经缩醛反应制备缩硫醛基聚诱导效应荧光分子；将荧光分子分散于水‑N,N‑二甲基甲酰胺或水‑二甲亚砜混合溶剂(水/有机溶剂体积比大于等于80％)中，即构成荧光探针体系。利用本发明专利技术的汞离子荧光探针来检测水体中的汞离子，具有荧光响应效应快、选择性强、灵敏度高、抗干扰能力强、检测限低、操作简单等众多优点，检出限达到1×10

【技术实现步骤摘要】
一种基于聚集诱导效应汞离子荧光探针及其制备和应用
本专利技术属于检测领域，具体地，涉及一种荧光探针以及一种分散液体系，尤其涉及一种基于聚集诱导效应汞离子荧光探针和其分散液体系，以及其在检测水中汞离子中的应用。
技术介绍
汞元素，因其具有挥发性、迁移性、生物富集性和神经毒性，对人类的身体健康和整个生态环境构成了巨大的威胁。因此，能够有效地检测汞离子对化学领域、医学领域以及环境科学领域都有着重大的意义。检测汞离子的传统方法主要有仪器分析法和荧光探针法。其中仪器分析法包括电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)、原子吸收光谱法(AAS)、分光光度法、电化学法等。但是仪器分析法有很大局限性：原子吸收光谱法灵敏度高，是目前检测汞含量所使用的最为普遍的方法。不过，原子吸收光谱法存在着仪器价格昂贵、操作复杂等弊端。分光光度法的准确度高、灵敏度佳，是国际社会上公认的检测汞的标准分析方法。可是分光光度法的最低检出限高，并不适用于自然环境中的痕量汞的检测。电化学法灵敏度高，可用于检测痕量汞。同时，电化学法抗干扰能力差，检测数据稳定性差，对电极的要求高，不适合用于自然环境中去检测汞的含量。相对于仪器分析法，荧光分析法具有专一性强、灵敏度高、抗干扰能力强、操作简单、方便易得等优点，广泛应用于检测自然环境中的汞含量。因此，设计并合成灵敏度高、选择性强的汞离子荧光探针具有非常重要的意义。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术旨在提供一种操作简单、灵敏度高、专一性强、抗干扰能力佳、检测效率高的自然界的水体中检测汞离子含量的方法，从而解决经典检测方法存在的设备昂贵、操作复杂、灵敏度低、抗干扰能力差、携带不便等确定或不足。(二)技术方案为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一方面，本专利技术提供了一种具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子，其特征在于，所述汞离子荧光探针分子具有如下的硫代缩醛结构：其中，R1为含有醛基(-HC＝O)结构的具有聚集诱导效应的荧光分子A中发光基团；R2为二巯基分子B中的结构基团。在一些实施方式中，所述A为含有醛基(-HC＝O)结构的具有聚集诱导效应的荧光分子，R1包含四苯乙烯基、席夫碱、蒽基、芘基、聚乙二醇基或其衍生物。在一些实施方式中，所述B为双巯基结构分子，R2选自脂肪烃基、芳香基基及其衍生物。在一些实施方式中，所述具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子由A和B经缩醛反应制备而得，优选为C29H20S2或C17H14S2。又一方面，本专利技术提供了一种基于聚集诱导效应的汞离子荧光探针分散液体系，其特征在于：所述汞离子荧光探针分散液体系包含前面所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子。又一方面，本专利技术提供了一种制备前面所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：(1)以物质的量份计，称取1份A和1份B，溶于三氯甲烷溶液中，加入碘粒，在不高于40℃下搅拌10-45分钟；(2)依次加入Na2S2O3和NaOH，淬灭反应；(3)经萃取、分离、纯化，获得具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子，其中，所述A为含有醛基(-HC＝O)结构的具有聚集诱导效应的荧光基团；R为能与醛基发生缩醛反应的二巯基有机化合物。又一方面，本专利技术提供了一种制备前面所述的基于聚集诱导效应的汞离子荧光探针分散液体系的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：(1)称取前面所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针，用N,N-二甲基亚酰胺(DMF)、或二甲亚砜配成浓度10-4-10-6mol·L-1的混合溶液；(2)将步骤(1)中的混合溶液分散到水中，其中水所占溶液的体积比不低于80％，控制溶液的pH值不高于10，形成具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分散液体系。又一方面，本专利技术提供了一种检测汞离子的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：用汞离子待测液替代前述制备汞离子荧光探针分散液体系的方法中的部分水，加水稀释到特定水体积所占比例；同时做空白对照组，两样品混合均匀后静置5-10分钟，测量其荧光峰位及强度，计算水中的汞离子含量。再一方面，本专利技术提供了前面所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针在检测汞离子中的应用。在一些实施方式中，所述检测是检测水体中的汞离子。(三)有益效果本专利技术的技术方案适用于多种水体中汞离子的快速检测。具有检测限低、灵敏度高、选择性和抗干扰能力强、构筑方法操作简便、携带方面等优点。附图说明图1为荧光探针化合物1的LCMS谱图。图2为Hg2+对探针化合物1的荧光滴定光谱图。图3为探针化合物1(1×10-4mol·L-1)加入不同金属阳离子的荧光光谱。图4为Hg2+对荧光探针化合物2(1×10-5mol·L-1)的荧光滴定光谱。图5为荧光探针化合物2(5×10-5mol·L-1)加入不同金属阳离子的荧光光谱图像。图6为荧光探针化合物2(5×10-5mol·L-1)对不同阴离子的荧光光谱图。具体实施方案本专利技术的基于聚集诱导效应汞离子荧光探针的构筑方法，包括以下步骤：(1)荧光探针的合成。以物质的量份记，称取1份A物质和1份B物质，溶于三氯甲烷溶液中，加入适量碘粒，不高于40℃下搅拌10-45分钟后，依次加入Na2S2O3和NaOH淬灭反应。经萃取、分离、纯化等步骤获取具有聚集诱导效应的固体荧光化合物，其具有如下结构式：(2)检测分散液的配制。称取(1)中所合成的化合物，用N,N-二甲基亚酰胺(DMF)、或二甲亚砜配成一定浓度10-4—10-6mol·L-1的溶液；然后把混合液分散到水中，其中水所占溶液的体积比不低80％，控制溶液的pH值不高于10。所形成的分散体系即是基于聚集诱导效应的汞离子荧光探针分散液体系。(3)汞离子检测步骤。依据的要求，用汞离子待测液替代步骤(2)中部分水，加水稀释到特定水体积所占比例；同时做空白对照组。两样品混合均匀后静置5-10分钟，测量其荧光峰位及强度，根据给定计算曲线，计算水中的汞离子含量。作为本专利技术的进一步方案：在步骤(1)中，所述的A物质为所有含有-CH＝O结构的具有聚集诱导效应的荧光基团，包括四苯乙烯基、席夫碱、蒽基、聚乙二醇基及其衍生物。作为本专利技术的进一步方案：在步骤(1)中，所述的B物质为能与醛基发生缩醛反应的二巯基有机化合物，包括脂肪族二硫醇、芳香族二硫醇及其衍生物。下面将以实例的形式结合附图对本专利技术进行进一步说明，以蒽基甲醛、四苯乙烯甲醛和乙二硫醇反应为例。实施例中所用原料和设备均为本领域技术人员熟知，且均为市场上能够购买到或容易获得或制得。实施例11.荧光探针分子1的合成称取9-蒽甲醛(1g，4.85mmol)和乙二硫醇(0.5ml，5.97mmol)溶于三氯甲烷(25mL)，加入碘粒(0.14g，0.55mmol)。室温搅拌15分钟后，依次加入Na2S2O3(0.1mol·L-1，25mL)和NaOH(10％，25mL)淬灭反应。经萃取、抽滤，旋干等过程，获得黄色固体即为荧光探针分子1，其分子式为C29H20S2。2.荧光探针分子1溶液的配制称取荧光探针分子1，用N,N-二甲基亚酰胺(DMF)配制成浓度为1×10-2mol·L-1的标准溶液10mL；在所得溶液中加入水，配制含水体积百分比为70％、80％、90％、99％的不同荧光探针分子1荧光分子探针溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子，其特征在于，所述汞离子荧光探针分子具有如下的硫代缩醛结构：

【技术特征摘要】
1.一种具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子，其特征在于，所述汞离子荧光探针分子具有如下的硫代缩醛结构：其中，R1为含有醛基(-HC＝O)结构的具有聚集诱导效应的荧光分子A中发光基团；R2为二巯基分子B中的结构基团。2.根据权利要求1所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子，其特征在于：所述A为含有醛基(-HC＝O)结构的具有聚集诱导效应的荧光分子，R1包含四苯乙烯基、席夫碱、蒽基、芘基、聚乙二醇基或其衍生物。3.根据权利要求1所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子，其特征在于：所述B为双巯基结构分子，R2选自脂肪烃基、芳香基基及其衍生物。4.根据权利要求1所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子，其特征在于：所述具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子由A和B经缩醛反应制备而得，优选为C29H20S2或C17H14S2。5.一种基于聚集诱导效应的汞离子荧光探针分散液体系，其特征在于：所述汞离子荧光探针分散液体系包含权利要求1-4任一项所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子。6.一种制备权利要求1-4任一项所述的具有聚集诱导效应的汞离子荧光探针分子的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：(1)以物质的量份计，称取...

【专利技术属性】
技术研发人员：马杰，张翠红，张嫚嫚，肖瑶，闫录亮，王庆洋，郑为国，张淑平，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31