[发明专利]碘离子传感材料及在碘离子荧光和生色检测方面的应用

说明书

技术领域

本发明属于碘离子(I^-)传感技术领域，具体涉及一类以2，7位芴为主链、侧链经烷基连接咔唑基团的传感材料，及该类材料在高灵敏、高选择性的I^-荧光和生色检测方面的应用。

背景技术

迄今，阴离子识别技术吸引了越来越多研究者的兴趣，这是因为阴离子在生命科学、医药和环境领域都扮演着重要的角色。能够选择性识别生物体和环境中的重要阴离子的传感材料有着广泛的应用。其中最引人关注的是碘离子(I^-)的检测。I^-是人体必需的微量元素之一，它参与人体内的能量代谢和生命活动，并促进神经系统发育以及垂体激素、甲状腺素的合成。缺I^-会导致神经系统紊乱、甲状腺功能低下，而过量摄入碘会导致甲状腺肿大。另外，碘离子也在一些有机材料的合成、染料生产及制药等领域有重要应用。因此，开发对I^-具有高灵敏度及高选择性的传感材料具有重要的医学意义以及科研价值。

在常见的阴离子的传感器中，化学传感器是人们主要的研究方向。化学传感器指的是有着分子尺寸或比分子尺寸较大一些、在与被分析物相互作用时能够给出实时信号的一种分子器件。根据所应用的检测方法，化学传感器可以分为电化学传感器、荧光传感器和生色传感器等。

其中荧光传感器是利用荧光来表达传感分子与分析对象作用后的化学信息变化。其原理是通过将对被分析物的识别信息转换为荧光基团的光物理性质的改变，如荧光增强或减弱、光谱移动、荧光寿命变化等，实现对被分析物的检测。荧光化学传感器主要优势是操作简单、方便快捷、选择性高，灵敏度高等。

生色传感器是指将颜色变化作为化学传感器的信号输出部分的传感器，也就是人们常说的比色法。生色传感器有其自己独特的特点：(1)不需借助昂贵的测试系统，直接通过肉眼的观察就可以达到识别目的，简单方便且成本低廉。(2)通常伴随着颜色的变化，紫外光谱中总是伴随着旧峰的消失和新峰的出现，可以实现定量检测。(3)水相中不溶的生色传感器可以通过吸附在某些载体上更方便的检测目标。基于以上特点，生色传感器具有重要的应用价值。

近年来，多种相互作用方式如氢键作用、静电相互作用和路易斯酸中心阴离子配位作用等，都被应用于阴离子受体化合物的设计和合成。将适当的荧光材料和对特定被分析物有键合作用的受体共价或非共价键合，可得到具有选择性识别性能的阴离子荧光受体。2003年Leclerc等人就报道了使用以烷氧基取代的聚噻吩为骨架的新型高分子材料来对I^-进行检测，并具有比较高的选择性和灵敏度，在极其微量的溶液中也可以实现对I^-的检测与传感：离子浓度为2μM时荧光光谱就出现明显变化。Rao等人合成出一种杯芳烃的衍生物，并引入苯并噻唑，可作为一种检测Cu²⁺的传感器(L)，并可以对I^-进行生色传感识别。经过电子吸收及ESI-MS证实，Cu²⁺与L形成了一种化学计量比为1∶1的络合物[CuL]²⁺，这种络合物可对I^-产生独特的颜色变化，从而实现对I^-的生色传感。在2006年，Suresh Valiyaveettil小组报道了一种咔唑与苯环的共聚物，它对I^-同时具有荧光响应和颜色变化，最低的检测浓度可以达到10^-6和10^-2M的级别。目前用于检测I^-的材料均是只在荧光或者只在生色方面有较好的选择性或灵敏性，并且荧光方面的差别在低浓度下只能用仪器鉴别，这就增加了检测的成本。而发展荧光/生色双通道响应，且两方面都具有专一选择性和高度灵敏性的传感器则是提高离子检测能力的理想方向之一。

发明内容

本发明的目的是提供一类对碘离子有识别功能的新型传感材料。该材料可以通过溶液荧光淬灭和体系颜色变化两个方面检测I^-的存在。