[发明专利]一种荧光化学传感器及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光化学传感器及其制备方法与应用，属于化学传感器技术领域。

背景技术

氰离子盐在工业中有广泛的应用，包括冶金、电镀、染料、医药等。但是氰离子具有很强的毒性，国家《工业企业设计卫生标准》规定地面水中氰离子的最高允许浓度为0.05mg/L。因此对氰离子进行及时有效检测显得尤为重要。近几年许多氰离子化学检测分子器件，特别是对氰离子进行检测的荧光化学传感器被相继报道，但在水相中高灵敏、高选择性检测氰离子的荧光传感器的报道还比较少见。

荧光化学传感器是利用传感器分子与目标分子相互作用引起的体系荧光信号改变从而达到检测目的一种分析方法。该方法具有灵敏度高、操作简单以及成本低廉等优点，在诸多领域有着广泛应用前景，不同类型检测对象的光化学传感器也在不断设计和研制之中。其中基于主-客体相互作用的氰离子荧光化学传感器，由于水溶液中强的溶剂化作用降低主-客体之间的相互作用，使其灵敏度大大降低，故该类传感器不能在水溶液中有效检测氰离子。因此迫切需要设计、合成能够在水溶液中对氰离子进行高效识别的荧光化学传感器。

反应型荧光化学传感器为开发水相中氰离子的检测提供了契机，该方法利用传感器与被检分子之间专一的化学反应引起传感器发光性能的改变来进行识别。因而该方法受溶剂极性影响较小，可以在水相中对目标分子进行检测，且具有优异选择性和灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种荧光化学传感器及其制备方法与应用。

本发明提供的荧光化学传感器，其结构式如式(I)所示：

其中，R₁为硫或氧；R₂为磺酸酯盐、碘盐、氟磷酸盐或氟硼酸盐。

本发明还提供了上述荧光化学传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)4’-(N，N-二甲基吡啶基胺基)苯在氧化剂的作用下进行氧化反应得到4’-(N，N-二甲基吡啶基胺基)苯甲醛；

(2)4’-(N，N-二甲基吡啶基胺基)苯甲醛与式(III)所示化合物进行反应得到式(II)所示化合物；

(3)式(II)所示化合物与含铜离子无机盐进行反应即得所述荧光化学传感器；

式(II)和式(III)中，R₁为硫或氧；R₂为磺酸酯盐、碘盐、氟磷酸盐或氟硼酸盐。

上述的制备方法中，4’-(N，N-二甲基吡啶基胺基)苯可由氯甲基吡啶盐酸盐和苯胺进行反应得到的；该反应中，以碱如氢氧化钠作为催化剂，其中氢氧化钠的摩尔量可为氯甲基吡啶的2-5倍，最佳量为2.5倍。

上述的制备方法中，步骤(1)所述氧化反应的氧化剂可为三氯氧磷。

上述的制备方法中，步骤(1)所述氧化反应的温度可为45℃-90℃，具体可为45℃、65℃或90℃；步骤(1)所述氧化反应的时间可为24小时-72小时，具体可为24小时、48小时或72小时。

上述的制备方法中，步骤(2)中所述式(III)所示化合物与4’-(N，N-二甲基吡啶基胺基)苯甲醛的摩尔份数比可为1∶(2-6)，如1∶3。

上述的制备方法中，步骤(2)所述反应的催化剂可为六氢吡啶、醋酸铵、碳酸钾、三乙胺、乙二胺、氢氧化钠或氢氧化钾；所述催化剂占所述式(III)所示化合物的质量百分含量为1％-3％，如1％或3％。

上述的制备方法中，步骤(2)所述反应的溶剂可为无水乙醇、无水甲醇或丙酮；所述反应的温度可为80℃-90℃，如80℃或90℃；所述反应的时间可为6小时-24小时，如6小时、10小时或24小时；步骤(3)所述含铜离子无机盐可为水溶性无机盐，具体可为硝酸铜、氯化铜、醋酸铜、硫酸铜或高氯酸铜；所述式(II)所示化合物与含铜离子无机盐的摩尔比可为1∶1。

本发明还提供了上述荧光化学传感器在检测氰离子中的应用；所述应用中，在HEPES(4-羟乙基哌嗪乙磺酸)的缓冲溶液中，用所述荧光化学传感器对氰离子进行检测，所述缓冲溶液的pH可为7.20。