[发明专利]一种用于水环境中检测金属离子含量的有机化合物及其应用

说明书

本发明公开了一种用于金属离子含量检测的有机化合物，所述化合物以N‑羧甲氧基乙基苯胺作为金属离子络合体，在其分子中引入生色基团或荧光基团，生成金属离子特别是锌离子的显色指示剂或荧光指示剂。本发明的化合物还可以被固定在亲水高聚物上，利用生色基团或荧光基团的特性制成可以多次使用的可逆金属离子荧光探针，能够适用于各种环境中的金属离子浓度的连续检测，尤其是水环境中对锌离子浓度的连续测定。

技术领域

本发明属于有机化合物领域，尤其涉及一种可用于水环境中检测金属离子含量的有机化合物及其相关应用。

背景技术

锌是人体必需的微量元素之一，在人体生长发育、生殖遗传、免疫、内分泌等重要生理过程中起着极其重要的作用[1]。锌存在于众多的酶系中，如碳酸酐酶、呼吸酶、乳酸脱氢酸、超氧化物歧化酶、碱性磷酸酶、 DNA和RNA聚中酶等中，是核酸、蛋白质、碳水化合物的合成和维生素A利用的必需物质。具有促进生长发育，改善味觉的作用。缺锌时易出现味觉嗅觉差、厌食、生长缓慢与智力发育低于正常等表现。锌也是脑中含量最多的微量元素，是维持脑的正常功能所必需的，锌的含量要在一定的正常范围内，过多或者过少都会引起疾病。饮用水被锌污染后，可造成过量的锌进入人体。慢性锌中毒主要以恶心、胃部不适为主要症状，也可引起免疫功能低下，降低高密度或低密度脂蛋白胆固醇，降低铜蓝蛋白亚铁氧化酶活性，最终导致动脉粥样硬化、高血压、冠心病等。当水中锌含量为1mg·L^-1时，对水体生物氧化过程有轻微抑制作用；含锌量在3mg·L^-1～5mg·L^-1时，在煮沸后水会呈现乳白色，放置一段时间后出现一层油脂状薄膜；含锌量超过5mg·L^-1时，水中有苦涩味。

因此，检测水环境中的金属离子含量研究成为了科学研究领域中一个重要的科研课题。目前水环境中检测金属离子的方法中，最广泛应用的方法有电感耦合等离子发射光谱法、流动注射分析和电化学法等[2]。

由于上述测试方法的几点劣势(仪器贵重，耗时，步骤复杂，专业性强)，荧光传感器检测金属离子的方法以其独特的优点引起了人们广泛关注和极大兴趣，并在近些年得到了较大的发展。荧光传感器离子检测拥有众多的优点，有望替代此前描述的传统方法。比如，测试过程快捷方便，价格低廉，“裸眼”可视化检测，选择性好，灵敏度高，分子结构易于修饰优化。

目前，虽然文献报道了很多重金属离子识别载体，但是目前所用的重金属离子识别载体只能用于单次测定，无法连续使用也就无法实现自动化检测。

发明内容

针对现有技术的上述及其他缺陷，本申请的发明人通过大量创造性的研究工作，发明了一种效率高、灵敏度好及重现性好的用于水环境中的金属离子尤其是锌离子含量检测的有机化合物，该化合物可固定在亲水的高聚物上，可制成多次使用的可逆的离子荧光探针，适用于各种环境中的离子浓度的连续检测。

为实现上述及其他目的，本发明提供如下技术方案。

在本发明第一方面，提供一种用于水质中金属离子含量检测的有机化合物，所述化合物包含取代或未取代的N-羧甲氧基乙基苯胺作为金属离子络合体，并在N-羧甲氧基乙基苯胺的对位引入了生色基团或荧光基团。

一种优选实施方式中，所述化合物具有如下结构式：

其中R₁独立地选自1至4个碳原子的烷基；R₂～R₅独立地为任意基团，只要这些基团不影响所述化合物的离子络合以及显色或荧光性能；Y为生色基团或荧光基团。