[發明專利]4-芳基嘧啶熒光化學傳感器及其應用

無效

• 申請號: 201210034836.4
• 申請日: 2012-02-16
• 公開（公告）號: CN102608087A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發明（設計）人: 梅群波;翁潔娜;黃維;范曲立;童碧海;張彬;蔣淵知
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種熒光化學傳感器，屬于光電材料技術領域。具體來說是涉及一類4-芳基嘧啶熒光化學傳感器及其在金屬離子檢測中的應用。

背景技術

隨著人們對環境污染問題的高度重視，越來越多研究致力于開發高選擇性和靈敏性的熒光化學傳感器，以便于定性或定量地檢測生物體內和環境中的重金屬、過渡金屬。在嚴重污染環境和生物體的各中金屬離子中，Hg²⁺由于具有持久性、易遷移性和高度的生物富集性而成為最具威脅和毒害作用的金屬離子。汞在自然界中主要以元素汞、無機汞和有機汞三種形式存在，其中有機汞的毒性最大。有機汞可以通過呼吸道、消化道、皮膚等途徑侵人體和其他生物體。汞中毒能夠損傷中樞神經系統，嚴重中毒可導致精神紊亂、四肢癱瘓，甚至成為癡呆。各種形態的汞及其化合物都具有高度的化學反應活性，能夠與生物體內的蛋白質、酶和核酸等生物分子中的相關官能團發生化學作用，從而擾亂正常的生命過程，對生物體有極大的損害。迄今為止，對于Hg²⁺的檢測方法主要有原子吸收光譜法、原子發射光譜法等。這些檢測方法各有不同程度的缺陷，如樣平需要處理、檢測速度慢、檢測費用昂貴等。綜上所述，開發研制一種低成本、快速響應、能應用于自然環境和生物體內且檢測明顯的新型檢測Hg²⁺的化學傳感器顯得尤為重要。

化學傳感器是近些年來倍受關注的新型檢測技術，是一種微量和痕量分析技術。化學傳感器是一種分子器件，與被分析物質相互作用時能夠給出實時信號，并且能夠把特定的化學物質的種類和濃度變成檢測信號。化學傳感器按檢測信號的種類不同分為光化學傳感器、電化學傳感器、溫度敏感化學傳感器等。光化學傳感器是利用光敏感材料與被分析物質相互接觸時直接或間接地引起光信號的變化，其中熒光信號因其靈敏度高、易于傳遞和控制等受到青睞。近年來，熒光化學傳感器發展迅速，其整體設計和合成成為研究的焦點。

具有實用價值的熒光化學傳感器主要可以分為如下三個部分：(1)識別基團，具有能夠選擇性地與被分析物質結合的功能(一般形成絡合物的形式)，導致熒光化學傳感器所處的化學環境發生變化；(2)熒光基團，將識別基團與被分析物絡合所引起的化學環境變化轉變為容易觀察到得熒光輸出；(3)連接基，能夠改變分子體系幾何構型，調控識別基團和熒光基團之間的電子相互作用。正確地設計和合成熒光化學傳感器對其識別能力和靈敏度的影響起到重要的作用。從目前的研究情況看，很多應用于檢測Hg²⁺的光化學傳感器結構復雜，合成過程繁復，因此設計合成新的Hg²⁺檢測熒光化學傳感器仍有及其重要的意義。

在熒光化學傳感器的設計中，常用吡啶、三唑、噻唑、吡咯、咪唑等雜環基團作為識別基團，而嘧啶環雖然具有非常重要的生物和藥物活性，卻在熒光化學傳感器應用領域幾乎未見報道。本發明以4-取代的嘧啶基團作為識別基團，制備了一類可應用于Hg²⁺檢測熒光化學傳感器。

發明內容

技術問題：本發明的目的是開發出一種4-芳基嘧啶熒光化學傳感器及其在金屬離子檢測中的應用。該熒光傳感化學器具有制備簡便，成本低廉，響應速度快，靈敏度高，可通過肉眼識別等優點，并且其檢測過程可逆，可作為重復利用的熒光化學傳感器。通過其溶液的顏色變化、紫外可見吸收光譜、熒光發射光譜的變化，從而可達到檢測金屬汞離子的目的。

技術方案：本發明是利用4-芳基嘧啶化合物中單取代嘧啶環上裸露的N原子與金屬離子的配位作用，得到一類4-芳基嘧啶熒光化學傳感器。本發明涉及的熒光化學傳感器以含有缺電子的嘧啶基團作為檢測單元，嘧啶環上的N原子容易與Hg²⁺形成弱配位鍵，生成一個Hg²⁺絡合兩個4-芳基嘧啶的配合物；在碘離子(I^-)存在的情況下，嘧啶環上的N原子與Hg²⁺形成弱配位鍵容易被破壞，可使該熒光化學傳感器恢復到檢測前的狀態，實現重復檢測Hg²⁺的效果。本發明研究了此類熒光化學傳感器在檢測Hg²⁺過程中紫外可見吸收光譜、熒光發射光譜的變化。這類熒光化學傳感器不僅可以實現比率熒光檢測，而且具有可逆性和重復利用性，從而實現了本發明的目的。

本發明的4-芳基嘧啶熒光化學傳感器具有由下述通式(1)、通式(2)、通式(3)或通式(4)表示的結構：