[发明专利]一种能连续识别CN‑和Cu2+的传感器分子及其合成和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够连续识别CN^-和Cu²⁺的传感器分子及其合成方法，属于化学合成技术领域和离子检测技术领域。

背景技术

众所周知，氰根离子（CN^-）是一种剧毒物质，少量的CN^-即可使人急性中毒甚至致死。然而，氰化物也是一种重要的化工原料，被广泛的应用于冶金、电镀等化学工艺过程中。另外，有些植物也含有氰化物，工业生产中氰化物的使用不当或生活中饮食不当都有可能造成氰化物中毒。世界卫生组织规定了在饮用水中氰根离子的浓度不得超过1.9 uM。因此，CN^-的检测在生命科学和环境监测等领域有着重要的应用。

作为人体中含量第三的微量元素，铜离子在人体的许多生理过程中都扮演着重要的角色。然而在人体中铜离子浓度过高时也会带来相应的问题。例如，当人体长时间暴露在高浓度的铜离子中时就容易导致细胞中毒和肝肾受损。因此，Cu²⁺的检测在生命科学和环境监测等领域有着重要的应用。

在离子检测领域，比色法或荧光法由于操作简便、仪器易得等原因而成为研究的热点。常见的CN^-荧光传感器根据作用方式的可分为多种类型，比如氢键作用型传感器、脱质子型传感器、亲核加成型传感器、配位作用型传感器以及基于其它机理传感器等。其中，亲核加成型传感器能通过和CN^-发生加成反应而具有识别选择性高的优点。但是大多数亲核加成型传感器往往结构复杂而难与合成并且只能单一的识别氰根离子，不能进行连续识别。而Cu²⁺荧光传感器也存在同样的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够高选择性、高灵敏度连续识别CN^-和Cu²⁺的传感器分子；

本发明的另一目的是提供一种上述连续识别CN^-和Cu²⁺传感器分子的合成方法；

本发明还有一个目的，就是提供该传感器分子连续识别CN^-和Cu²⁺的具体应用。

一、连续识别CN^-和Cu²⁺的传感器分子

本发明的传感器分子的结构特点是含有供电子基团的喹啉环，以及能与氰根发生加成反应的碳碳双键，其命名为2-(喹啉-2-甲烯基) 丙二腈，记为ZY。其结构式如下：

二、传感器分子的合成

本发明连续识别传感器分子的合成，是以乙醇为溶剂，丙二腈和喹啉二甲醛为底物进行回流反应；回流反应的温度为45~50℃,反应时间为1.6~2h；反应完成后冷却至室温，抽滤，干燥后用乙醇重结晶，得到紫黑色针状固体即得。其合成式如下：

反应底物丙二腈和喹啉二甲醛的摩尔比为1:1~1:1.1。

合成产物经红外图谱、核磁图谱、紫外光谱、氢谱等手段得到验证。

三、传感器分子的识别实验

1、对阴离子识别性能

分别移取0.5 mL传感器分子ZY的DMSO溶液(2×10^-4 mol·L^-1)于一系列10 mL 比色管中，然后再分别加入F^-，Cl^-，Br^-，I^-，AcO^-，H₂PO₄^-，HSO₄^-，ClO₄^-，CN^-、SCN^-的水溶液(0.01 mol·L^-1)0.5 mL，用蒸馏水稀释至5mL。此时受体浓度为2×10^-5mol·L^-1，阴离子浓度为受体浓度的50倍。观察传感器分子对各阴离子的响应。