一种基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子及其制备和应用制造技术

本发明专利技术设计并合成了一种基于罗丹明B酰肼衍生物的汞离子传感器分子SD，该传感器分子在DMSO/H2O溶液中对汞离子具有荧光紫外双通道识别性能，而且具有抗干扰强，灵敏度高，选择性高等特点。通过核磁滴定和红外光谱分析的结果，推测识别机理是由于SD和Hg

A Mercury Ion Sensor Molecule Based on Rhodamine B Hydrazide and Its Preparation and Application

The present invention designs and synthesizes a mercury ion sensor molecule SD based on Rhodamine B hydrazide derivative. The sensor molecule has fluorescence ultraviolet dual channel recognition performance for mercury ion in DMSO/H2O solution, and has the characteristics of strong anti-interference, high sensitivity and high selectivity. From the results of NMR titration and infrared spectroscopy, it is inferred that the recognition mechanism is due to SD and Hg.

【技术实现步骤摘要】
一种基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子及其制备和应用
本专利技术涉及一种汞离子传感器分子，尤其涉及一种基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子及其合成方法；本专利技术同时还涉及该汞离子传感器分子在荧光紫外双通道识别汞离子的具体应用，属于化学合成
和离子识别

技术介绍
随着科学技术的发展，汞化合物被广泛应用于电气，医疗，军事，铸造等领域。汞在室温下呈液态，具有毒性，挥发性和生物累积性。挥发形成的汞蒸气毒性很大，很容易通过呼吸道进入人体，引起严重的疾病，如耳聋，视力丧失，精神错乱，昏迷和阿尔茨海默氏症。此外，高毒性含汞化合物更难以防治。在含有汞的废液进入生态系统后，具有强迁移和低降解性的汞会导致汞污染。美国环保局将汞列为重点污染物之一。世界卫生组织（WHO）规定的饮用水中Hg（II）的最大允许量不超过6ngmL-1（30nM）。汞离子（Hg2+）通常通过自旋-轨道耦合作用在激发的荧光团上起猝灭剂的作用，并且由于亲硫性，常见的汞离子识别探针存在一些问题，例如这些官能团容易氧化，含硫具有污染性等。因此，设计具有紫外和荧光的双通道汞离子识别探针已引起更多关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子及其合成方法；本专利技术的另一目的是提供上述基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子在检测汞离子的具体应用。一、基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子的结构与合成本专利技术基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子，命名为：2-羟基-5-甲氧基苯甲醛罗丹明酰肼，标记为SD。其结构式为：汞离子传感器分子SD的合成，包括：（1）罗丹明B酰肼的合成：在甲醇中，罗丹明B与水合肼以1:1.0~1:1.2的摩尔比，于63~65℃回流进行缩合反应2.5~3小时；反应完成后冷却至室温，调pH至7.5~8.5，析出的沉淀物用蒸馏水洗涤三次，得到淡粉红色罗丹明B酰肼；（2）传感器分子SD的合成：将罗丹明B酰肼和2-羟基-5-甲氧基苯甲醛以1:1的摩尔比溶解在乙醇中，并回流5~7小时；反应完成后冷却至室温，反应产物用蒸馏水洗涤，过滤，DMF-H2O重结晶沉淀，即得传感器分子SD。二、传感器分子的阳离子识别性能1.传感器分子SD对阳离子紫外性能1.1SD的阳离子紫外全扫描在DMSO/H2O（v/v=1:9）溶液中对SD进行一系列识别实验。准备13支10ml的比色管，分别加入0.5ml传感器分子SD的DMSO溶液（2×10-4mol/L），从第2支开始依次加入0.5ml阳离子（Hg2+，Fe3+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cr3+，Cu2+，Ag+，Ca2+和Mg2+）的水溶液（0.01mol/L），然后加入4mL的水（第1支加4.5ml），此时SD浓度为2×10-5mol/L。混合均匀后，观察其对各个阳离子的响应。图1为在Hg2+和其他离子存在下，SD（2.0×10-5M）在DMSO/H2O（1:9，v/v）中的吸光度谱：Hg2+，Fe3+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cr3+，Cu2+，Ag+，Ca2+和Mg2+（50当量）。插图：在室温下加入Hg2+和其他阳离子后，SD的DMSO/H2O溶液的颜色变化照片。由图1可以看出，在567nm处出现宽的吸收带，而在363nm处的吸收带减弱。其他阳离子所存在的试管中没有发生显著的光谱变化。肉眼可以观察到，加入Hg2+后，SD溶液从无色变为明显的玫瑰红，说明SD在DMSO/H2O溶液中能裸眼识别Hg2+。1.2.SD的紫外滴定在室温下进行汞离子滴定实验以研究SD（2.0×10-5M）在DMSO/H2O（v/v=1:9）溶液中罗丹明衍生物开环的响应变化。取2.0mlSD溶液于石英池中，用累积逐滴加入汞离子（0.1M）浓度变化为0~21.7当量，观察到368nm处的吸收峰逐渐减弱而567nm处的吸收峰增加（见图2）。1.3.紫外抗干扰性能检测为了进一步验证SD的选择性，进行了各种金属离子（Fe3+,Co2+,Ni2+,Cd2+,Pb2+,Zn2+,Cr3+,Cu2+,Ag+,Ca2+和Mg2+）的抗干扰试验。准备13支10ml比色管，其中第一支仅加入0.5ml受体SD的DMSO溶液，第二支加入0.5ml受体SD的DMSO溶液和0.5mlHg2+的水溶液，从第三支起分别加入0.5ml受体SD的DMSO溶液、0.5mlHg2+的水溶液，并依次分别加入0.5ml各种金属离子（Fe3+,Co2+,Ni2+,Cd2+,Pb2+,Zn2+,Cr3+,Cu2+,Ag+,Ca2+和Mg2+）的水溶液，最后用蒸馏水稀释至5ml，摇匀，观察其变化。图3为SD在各种阳离子存在下对Hg2+紫外吸收抗干扰图。图3显示，在没有汞离子的情况下，含有各种阳离子的SD溶液不会引起显著的光谱变化，但是在加入Hg2+后所有溶液都显示出显著的光谱变化。表明传感器SD对Hg2+的识别不受其他离子的干扰。2.受体的阳离子荧光性能2.1.SD的阳离子荧光全扫描在DMSO/H2O（v/v=1:9）溶液中对SD进行一系列识别实验。准备13支10ml的比色管，依次加入0.5ml受体SD的DMSO溶液（2×10-4mol/L），从第2支开始依次加入0.5ml阳离子（Hg2+，Fe3+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cr3+，Cu2+，Ag+，Ca2+和Mg2+）的水溶液（0.01mol/L），然后加入4mL的水（第1支加4.5mL），此时受体浓度为2×10-5mol/L。混合均匀后，观察其对各个阳离子的响应。图4为在Hg2+和其他离子存在下，SD（2.0×10-5M）在DMSO/H2O（1:9，v/v）中的荧光光谱图.Hg2+，Fe3+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cr3+，Cu2+，Ag+，Ca2+和Mg2+（50当量）。插图：在室温下加入Hg2+和其他阳离子后，紫外灯下SD的DMSO/H2O（1：9，v/v）溶液的颜色变化的照片。图4显示，加入Hg2+时，在540nm的激发波长下，SD溶液的荧光显著增强，紫外灯下可以观察到SD溶液由无色到亮橙色的变化。而其他阳离子没有引起荧光颜色和发射强度的明显变化。2.2.SD的荧光滴定在室温下进行汞离子滴定实验以研究SD（2.0×10-5M）在DMSO/H2O（v/v=1:9）溶液中研究罗丹明衍生物开环的响应变化。取2.0mLSD溶液于石英池中，用累积逐滴加入汞离子（0.1M）浓度变化为0~31.2当量；当在540nm激发时，SD的荧光在588nm处显著增强（图5）。2.3.荧光抗干扰性能检测为了进一步验证SD的选择性，进行了各种金属离子（Fe3+,Co2+,Ni2+,Cd2+,Pb2+,Zn2+,Cr3+,Cu2+,Ag+,Ca2+和Mg2+）的抗干扰试验。准备13支10mL比色管，其中第一支仅加入0.5ml受体SD的DMSO溶液，第二支加入0.5mL受体SD的DMSO溶液和0.5mLHg2+的水溶液，从第三支起分别加入0.5mLSD的DMSO溶液、0.5mLHg2+的水溶液，并依次分别加入0.5mL各种金属离子（Fe3+,Co2+,Ni2+,Cd2+,Pb2+,Zn2+,Cr3+,Cu2+,Ag+,Ca2+本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子，其结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子，其结构式如下：。2.如权利要求1所述一种基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子汞离子传感器分子的合成方法，包括：（1）罗丹明B酰肼的合成：在甲醇中，罗丹明B与水合肼以1:1~1:1.2的摩尔比，于63℃~65℃回流进行缩合反应2.5~3小时；反应完成后冷却至室温，调pH至7.5~8.5，析出的沉淀物用蒸馏水洗涤三次，得到淡粉红色罗丹明B酰肼；（2）传感器分子SD的合成：将罗丹明B酰肼和2-羟基-5-甲氧基苯甲醛以1:1的摩尔比溶解在乙醇中，并于80~85℃回流5~7小时；反应完成后冷却至室温，反应产物用蒸馏水洗涤，过滤，DMF-H2O重结晶沉淀，即得传感器分子。3.如权利要求1所述基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子在裸眼识别汞离子的应用，其特征在于：在传感器分子的DMSO/H2O溶液中，分别滴加Hg2+，Fe3+，Co2+，Ni2+，Cd2+，Pb2+，Zn2+，Cr3+，Cu2+，Ag+，Ca2+和Mg2+水溶液，若传感器分子溶液从无色变为明显的玫瑰红，说明加入的是Hg2+，若溶液颜色不变，说明滴加的是其他离子。4.如权利要求3所述基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子在裸眼识别汞离子的应用，其特征在于：DMSO/H2O溶液中，DMSO的体积百分数为5~10%。5.如权利要求1所述基于罗丹明B酰肼的汞离子传感器分子在荧光识别...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡京汉，龙辰，付青青，倪朋伟，殷志远，
申请(专利权)人：兰州交通大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62