[發明專利]一種用于水環境中檢測金屬離子含量的有機化合物及其應用

在審

• 申請號: 201810242880.1
• 申請日: 2018-03-23
• 公開（公告）號: CN108484501A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 劉大穎;何華瑞
• 申請（專利權）人: 天津農學院
• 主分類號: C07D221/14
• 分類號: C07D221/14;C09K11/06;G01N21/64;G01N21/78
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本發明公開了一種用于金屬離子含量檢測的有機化合物，所述化合物以N?羧甲氧基乙基苯胺作為金屬離子絡合體，在其分子中引入生色基團或熒光基團，生成金屬離子特別是鋅離子的顯色指示劑或熒光指示劑。本發明的化合物還可以被固定在親水高聚物上，利用生色基團或熒光基團的特性制成可以多次使用的可逆金屬離子熒光探針，能夠適用于各種環境中的金屬離子濃度的連續檢測，尤其是水環境中對鋅離子濃度的連續測定。

技術領域

本發明屬于有機化合物領域，尤其涉及一種可用于水環境中檢測金屬離子含量的有機化合物及其相關應用。

背景技術

鋅是人體必需的微量元素之一，在人體生長發育、生殖遺傳、免疫、內分泌等重要生理過程中起著極其重要的作用[1]。鋅存在于眾多的酶系中，如碳酸酐酶、呼吸酶、乳酸脫氫酸、超氧化物歧化酶、堿性磷酸酶、 DNA和RNA聚中酶等中，是核酸、蛋白質、碳水化合物的合成和維生素A利用的必需物質。具有促進生長發育，改善味覺的作用。缺鋅時易出現味覺嗅覺差、厭食、生長緩慢與智力發育低于正常等表現。鋅也是腦中含量最多的微量元素，是維持腦的正常功能所必需的，鋅的含量要在一定的正常范圍內，過多或者過少都會引起疾病。飲用水被鋅污染后，可造成過量的鋅進入人體。慢性鋅中毒主要以惡心、胃部不適為主要癥狀，也可引起免疫功能低下，降低高密度或低密度脂蛋白膽固醇，降低銅藍蛋白亞鐵氧化酶活性，最終導致動脈粥樣硬化、高血壓、冠心病等。當水中鋅含量為1mg·L^-1時，對水體生物氧化過程有輕微抑制作用；含鋅量在3mg·L^-1～5mg·L^-1時，在煮沸后水會呈現乳白色，放置一段時間后出現一層油脂狀薄膜；含鋅量超過5mg·L^-1時，水中有苦澀味。

因此，檢測水環境中的金屬離子含量研究成為了科學研究領域中一個重要的科研課題。目前水環境中檢測金屬離子的方法中，最廣泛應用的方法有電感耦合等離子發射光譜法、流動注射分析和電化學法等[2]。

由于上述測試方法的幾點劣勢(儀器貴重，耗時，步驟復雜，專業性強)，熒光傳感器檢測金屬離子的方法以其獨特的優點引起了人們廣泛關注和極大興趣，并在近些年得到了較大的發展。熒光傳感器離子檢測擁有眾多的優點，有望替代此前描述的傳統方法。比如，測試過程快捷方便，價格低廉，“裸眼”可視化檢測，選擇性好，靈敏度高，分子結構易于修飾優化。

目前，雖然文獻報道了很多重金屬離子識別載體，但是目前所用的重金屬離子識別載體只能用于單次測定，無法連續使用也就無法實現自動化檢測。

發明內容

針對現有技術的上述及其他缺陷，本申請的發明人通過大量創造性的研究工作，發明了一種效率高、靈敏度好及重現性好的用于水環境中的金屬離子尤其是鋅離子含量檢測的有機化合物，該化合物可固定在親水的高聚物上，可制成多次使用的可逆的離子熒光探針，適用于各種環境中的離子濃度的連續檢測。

為實現上述及其他目的，本發明提供如下技術方案。

在本發明第一方面，提供一種用于水質中金屬離子含量檢測的有機化合物，所述化合物包含取代或未取代的N-羧甲氧基乙基苯胺作為金屬離子絡合體，并在N-羧甲氧基乙基苯胺的對位引入了生色基團或熒光基團。

一種優選實施方式中，所述化合物具有如下結構式：

其中R₁獨立地選自1至4個碳原子的烷基；R₂～R₅獨立地為任意基團，只要這些基團不影響所述化合物的離子絡合以及顯色或熒光性能；Y為生色基團或熒光基團。