[发明专利]一种检测汞离子的化合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于菲并咪唑和二硫代甲酸基团的化合物及其制备方法，还涉及该化合物作为汞离子荧光传感器的用途。

背景技术

近年来，利用化学传感器来检测环境中的有害物质已成为一个新兴的研究热点。其中，汞是一种严重危害人体健康以及生物繁衍的有毒重金属，由于汞污染具有持久性、易迁移性和高度的生物富集性，成为目前全球最引人关注的污染物之一。汞的污染主要来自汞及汞盐在工业中的广泛应用，其中氯碱工业、电器设备和油漆工业对汞的消耗最大。当无机汞离子由工业废水排放至环境中后，会被细菌类微生物转化为甲基汞(CH₃HgX)，并在生物体如鱼类体内快速积累，从而进入食物链。甲基汞会破坏人类神经系统，引起大脑受损、认知和运动紊乱，还可导致水俣病等。因此，环境中汞离子的分析检测引起人们的极大关注，设计并发展能够高效地识别与检测汞离子的化学传感器已经成为国际上的研究热点。

传统的超分子化学传感器是利用传感器与客体分子之间的非共价键作用进行识别，当客体分子与传感器分子中的识别位点发生作用时，会引起信号报告单元电子性质的改变，进而导致体系的颜色或荧光的变化。这是一种最经典的识别方式，也是传感器设计之中用到的最主要方式。在高效的分子识别基础上，发展光、电、磁等技术手段来检测分子识别产生的信号差别，实现分子的传感，是近几年来的研究热点和重点课题之一。其中，荧光技术因其检测灵敏度高、选择性好、信号易于远程数字传输，尤其是可实现现场成像分析的优点，成为重要的检测技术之一。在荧光传感器的设计之中，直链结构的识别基团的合成较为容易，因此比环状结构的识别基团应用范围更广泛。其中，二甲氨基二硫代甲酸基团含有两个硫原子，可作为汞离子或银离子的识别位点。然而，该基团在金属离子的识别与传感中应用却很少。

目前，人们已经成功设计了一系列汞离子的化学传感器，然而却存在着种种局限性，如合成复杂、灵敏度低、选择性差、不能区分汞离子与银离子、响应速度慢、操作繁琐等。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术之不足，而提供的一种可以作为荧光传感器能够对汞离子分阶段响应和高灵敏度、高选择性识别，并对银离子也有较高的灵敏度，可用于检测银离子的含菲并咪唑和二硫代甲酸基团的化合物及其制备方法和用途。

本发明的技术解决方案是：检测汞离子的化合物，其结构式为：

式中S是硫原子，N是氮原子，H是氢原子。

本发明的技术解决方案中所述的检测汞离子的化合物的制备方法，包括以下步骤：

1）将结构式为的含二硫代甲酸基团的化合物1、菲醌、醋酸胺置于反应容器中，化合物1、菲醌、醋酸胺的摩尔比为1.5 ：1 ：10~20，加入醋酸做溶剂，将上述溶液加热至100^oC，在100^oC下搅拌40~120分钟；

2）反应完毕，待体系自然冷却至室温后，将反应液过滤，然后依次用醋酸、碳酸氢钠溶液、水洗涤滤饼，得到粗产品，将粗产品干燥之后，经柱层析分离得到目标化合物C1。

本发明的技术解决方案中所述的化合物1、菲醌、醋酸胺的最佳摩尔比为1.5 ：1 ：16。

本发明的技术解决方案中所述的柱层析分离所用的淋洗剂是石油醚和丙酮，石油醚与丙酮的体积比为1：3~6。

本发明的技术解决方案中所述的检测汞离子化合物的应用是：化合物C1作为荧光传感器用于溶液中对汞离子检测时，对汞离子表现出分阶段的荧光响应，即先红移并增强，再急剧下降；化合物C1与汞离子结合之后形成的络合物用作阴离子的传感器，通过间接的方法实现对硫离子的传感；用化合物C1区分汞离子与银离子，表现出两种光谱响应。