[发明专利]一种含咔唑基团的间苯二甲酸荧光化学传感器、制备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种含咔唑基团的间苯二甲酸荧光化学传感器、制备及其应用，属于有机化学和分析化学领域。

背景技术

在工农业生产中使用的重金属(如：Cu、Pb、Cr、Hg等)常以阳离子盐的形式进入自然界中。这些重金属离子通过大气扩散或食物链转移等方式会在生物体内富集，从而对人体和环境造成危害。因此，如何有效地检测重金属离子对于生物化学、环境科学以及医学等领域都具有重要意义。目前常见的重金属离子测定方法主要有：络合滴定法、分光光度法、液相色谱法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法及质谱法等。然而这些方法均存在不同程度的缺点，如：样品预处理过程繁琐、检测不够迅速、测试费用昂贵等。

荧光化学传感器是以荧光信号为输出信息且针对特异性识别目标分子的探测器。它具有操作简单、灵敏度高、响应速度快、检测成本低等优点，近年来在重金属离子检测中得到广泛应用(Formica M.,et al.Coordin.Chem.Rev.,2012,256,170-192)。荧光化学传感器通常由以下三部分组成：(1)识别基团，它能借助配位作用、分子间作用力等选择性地与分析物相结合，并引起传感器所处化学环境发生变化；(2)发光基团，它是将识别信息转换成荧光信号的报告器；(3)连接基团，它负责连接识别基团和发光基团。常用的发光基团有荧光素(Chang C.J.,et al.Inorg.Chem.,2004,43,6774-6779；He Q.,et al.J.Am.Chem.Soc.,2006,128,9316-9317)、罗丹明(Xiang Y.,et al.Org.Lett.2006,8(8),1549-1552；CN103674920；CN 103849377；CN 103913441)、香豆素(Chen C.T.,et al.J.Am.Chem.Soc.,2002,124,6246-6247)、萘酰亚胺(Jisha V.S.,et al.J.Org.Chem.,2009,74,6667-6673；Parkesh R.,et al.Org.Biomol.Chem.,2007,5,310-317)、卟啉(林伟琦.化学传感器,2010,30,57-62)、蒽(Oliveira E.,et al.Inorg.Chim.Acta,2007,360,2734-2743；US2004/0110304 A1)及氟硼二吡咯化合物(Zeng L.,et al.J.Am.Chem.Soc.,2006,128,10-11；CN 103013493)等。识别基团有冠醚、杯芳烃、链状或环状多胺、多羧酸等(Ramon M.M.et al.Chem.Rev.,2003,103,4419-4476)。可用于选择性地检测Pb²⁺、Cu²⁺、Hg²⁺、Fe³⁺及Zn²⁺等。

咔唑具有特殊的刚性稠环结构，拥有较大的共轭体系以及较强的分子内电子转移能力，而且原料易得、价格便宜。因此，咔唑衍生物在光电材料、染料、医药、超分子识别等领域得到广泛应用。由于咔唑衍生物的荧光量子产率较高，在荧光化学传感器中常被用做荧光基团(Zhang X.,et al.J.Org.Chem.,2010,75,2578-2588；Chang C.C.,et al.Anal.Chem.,2004,76,4490-4494；Mahapatra A.K.,et al.Tetra.Lett.,2011,52,2965-2968；赫奕等.东北师大学报(自然科学版),2011,43(3),88-92)。间苯二甲酸衍生物能与多种金属离子发生配位，并形成有序的配位聚合物(He Y.B.,Chem.Soc.Rev.,2014,43,5618-5656)。基于此本发明设计合成了一种以咔唑为发光基团，间苯二甲酸为识别基团的新型荧光化学传感器。虽然早在2008年，Cuthbertson等人合成了5-[3-(9-咔唑基)丙氧基]-1,3-苯二甲酸二甲酯(WO 2008/021745 A2)，它是一种丙型肝炎治疗药物的中间体。但类似结构的荧光化学传感器迄今尚未见文献报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含咔唑基团的间苯二甲酸荧光化学传感器、制备方法及其在金属离子检测中的应用。

一种含咔唑基团的间苯二甲酸荧光化学传感器，结构式为：