[发明专利]一种对有机硼酸类化合物敏感的液膜电极传感系统及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及传感器，具体地说是一种对有机硼酸类化合物敏感的液膜电极传感系统及其检测方法。

背景技术

有机硼酸类化合物是一种应用十分广泛的环境友好型化合物。在化学传感、医药化学、分子组装、有机合成等领域，有机硼酸可分别被用作分子识别元件、药物、组装单元和反应物。为检测有机硼酸化合物的浓度或对有机硼酸参与的化学反应进行指示，需发展有机硼酸的信号获取技术。但是，硼酸基团本身没有吸光、发光或氧化还原性质。因此，为实现有机硼酸的检测，通常需要首先在有机硼酸化合物上修饰吸光团、发光团或氧化还原基团。该修饰过程繁琐、耗时、成本较高。为避免化学修饰的过程，指示分子可以通过与硼酸基团的特异性反应实现对有机硼酸信号的获取，但是该方法会破坏硼酸基团，进而影响有机硼酸的进一步反应。

液膜电极（在离子选择性电极领域常称为聚合物膜电极）具有成本低廉、操作简单、抗颜色和浊度干扰等优点。该类电极可以检测多种无机、有机和生物离子以及部分中性分子，但是对有机硼酸类化合物产生响应的液膜电极从未报道。

发明内容

本发明的目的在于提出一种对有机硼酸类化合物敏感的液膜电极传感系统及其检测方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种对有机硼酸类化合物敏感的液膜电极传感系统：

所述液膜电极传感系统包括工作电极、具有电位测试功能的检测器、外参比电极和搅拌装置；所述工作电极由内导系统和固定于内导系统一端的敏感膜组成。

所述内导系统为装有内充溶液和内参比电极的电极腔体（液体接触式电极）或固体电极（固体接触式电极）；所述敏感膜为掺杂有含有机硼酸类化合物受体的与水不互溶相。

所述有机硼酸类化合物为非离子态有机硼酸类化合物或阴离子态有机硼酸类化合物；其中非离子态有机硼酸类化合物结构式为

阴离子态有机硼酸类化合物为非离子态有机硼酸类化合物水解后的阴离子产物，结构式为

所述其中R为任意基团。

所述有机硼酸类化合物受体为疏水性季铵盐或季膦盐或有机伯/仲/叔胺；

所述水不互溶相为负载在多孔惰性载体上的与水不能以任意比例相互溶解的有机溶剂；或与聚合物混合的与水不能以任意比例相互溶解的有机溶剂；或与水不能以任意比例相互溶解的自塑化的聚合物。

一种对有机硼酸类化合物及其化学反应的传感方法：利用工作电极底部黏附的敏感膜，使其两面分别与内导系统和样品相接触，样品相中的有机硼酸类化合物被部分萃取到敏感膜后引起敏感膜-样品相界面处的电位发生变化，通过电位变化实现对有机硼酸类化合物的检测。

或，利用工作电极底部黏附的敏感膜，使其两面分别与内导系统和样品相接触，样品相中的有机硼酸类化合物被部分萃取到敏感膜后引起敏感膜-样品相界面处的电位发生变化，当样品相中有机硼酸类化合物于其它物种发生化学反应后会引起上述电位值进一步发生变化，通过化学反应引起的电位变化实现对有机硼酸类化合物参与的化学反应的指示以及化学反应中其它参与者的间接检测。

有机硼酸类化合物在敏感膜上的电位响应由硼酸基团的水解反应（对于非离子态有机硼酸类化合物）或离子交换（对于阴离子态有机硼酸类化合物）引起，而非由有机硼酸基团外的其它基团（R）引起，因此所有含有有机硼酸基团的化合物均为本发明检测系统的检测对象，如含有苯环的有机硼酸类化合物和含有烷基的有机硼酸类化合物，也包括含有烯基、炔基或其它基团的有机硼酸类化合物。

所述有机硼酸类化合物受体为能够引起非离子态有机硼酸类化合物水解或与阴离子态有机硼酸类化合物发生离子交换的疏水性季铵盐或季膦盐或有机伯/仲/叔胺。

所述季铵盐或季膦盐的阳离子可以为任何疏水性（以保证受体化合物保留与敏感膜中）的季铵或季膦阳离子，包括实施例2中所示的三十二烷基胺和实施例4中所示的四十二烷基铵离子、三十二烷基甲基铵离子，三己基(四癸基)膦离子，其它疏水性阳离子也可以起到将受体化合物保留于敏感膜中的功能。所述季铵盐或季膦盐的阴离子可以为任何阴离子，包括实施例1中所使用的氯离子，其它阴离子也可以引起非离子态有机硼酸类化合物的水解或阴离子态有机硼酸类化合物的离子交换。所述疏水性有机伯/仲/叔胺化合物能够在敏感膜中引发非离子态有机硼酸类化合物发生水解并引起电极响应，所有伯/仲/叔有机胺均具有一对自由电子，均能引发有机硼酸基团发生水解。