[发明专利]基于识别银离子的1,3位对称的方酸菁探针及其制备方法和应用

说明书

本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于识别银离子的1,3位对称的方酸菁探针及其制备方法和应用。具体制备方法包括：首先以N‑(4‑硝基苯基)二乙醇胺和对甲苯磺酰氯为单体制备化合物2，然后将化合物2与巯基乙酸甲酯制得化合物3经水合肼还原后制得带有硫醚，酯基的化合物4和化合物5在甲苯和正丁醇的混合体系中，110℃温度下搅拌回流反应，通过抽滤分离，得到最终产品。本发明得到的方酸菁化合物具有优良的光学性能和离子选择性，有利于对银离子的检测。

技术领域

本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于识别银离子的1,3位对称的方酸菁探针及其制备方法和应用。

背景技术

重金属污染因其对环境和人体健康的不良影响而受到越来越多的关注。重金属是不可生物降解的，并且倾向于在活的有机体中积累，许多重金属离子已知是有毒的或致癌的。在所有的重金属离子中，银离子每年通过工业废物和废气大量释放到环境中，大量的银离子造成了严重的环境污染，进一步影响到粮食和农业。作为最重要的生物活性阳离子之一，银离子在低浓度范围内表现出优异的抗菌活性，而在高浓度时则会对人体有毒。据报道，饮用水中银离子浓度高于0.9μM对人体是有毒的。过量的摄入银离子会对人体健康构成风险，包括脑损伤和免疫系统破坏。

基于这些情况，环境和工业样品中痕量银离子的测定非常重要。常见测定银离子的方法有原子吸收光谱(AAS)，电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)，电感耦合等离子体发射光谱仪光谱法(ICP-OES)等。这些方法都需要使用大型仪器，成本昂贵，而且检测时间长，而近年来迅速发展的荧光探针具有检测简便，精准度高，快速响应的特点，满足了发展的需求，成为了检测离子的首选方法。

发明内容

本发明提供了一种基于识别银离子的1,3位对称酯基方酸菁探针，该探针的结构式为：

本发明还提供了上述基于识别银离子的1,3位对称酯基方酸菁探针的制备方法：

(1)将N-(4-硝基苯基)二乙醇胺(化合物1)和对甲苯磺酰氯(TsCl) 以1:1～1:3的摩尔比在反应溶剂中反应得到化合物2(化合物1的对甲苯磺酰基衍生物)。反应溶剂可以为三乙胺、吡啶或其它混合溶剂，N-(4-硝基苯基) 二乙醇胺的水溶性好，TsCl脂溶性好，混合溶剂可以使反应物更好溶解，提高收率，其中，优选四氢呋喃(THF)和水的混合物作溶剂，四氢呋喃(THF)和水的体积比为2:1～1:2。

(2)将步骤(1)得到的化合物2缓慢滴入已加有巯基乙酸甲酯和碳酸铯 (Cs₂CO₃)的无水N，N-二甲基甲酰胺(DMF)中，50～70℃反应温度下回流反应 2～3天，经分离纯化得到化合物3(化合物1的乙基硫烷基-乙酸甲酯衍生物)。作为优选，化合物2和巯基乙酸甲酯的摩尔比为1:2～1:4，Cs₂CO₃的用量为化合物2摩尔质量的10％～30％，优选20％；

(3)以Pb/C作催化剂，水合肼作还原剂，将步骤(2)得到的化合物3在乙醇溶剂中45～50℃反应2～3小时，经减压抽滤干燥，分离纯化得到化合物4。作为优选，Pb/C作催化剂的质量为化合物3的质量的5％～10％，水合肼的摩尔量为化合物3摩尔量的2～4倍。

(4)以甲苯和正丁醇的混合液为溶剂，加入作为化合物5的方酸在110℃的温度下回流搅拌1～1.5小时；然后向其中加入步骤(3)得到的化合物4，继续搅拌反应4～6小时，反应结束后减压除去溶剂后得到黄色固体化合物6，经分离纯化后得到基于识别银离子的1,3位对称的方酸菁探针分子。作为优选，甲苯与正丁醇的体积比为2:1～1:2，化合物4与化合物5的摩尔比为4:1～1:1。

为保证反应平稳进行且收率最大化，进一步优化的，步骤(1)中所述的溶剂为四氢呋喃和水的混合物，其体积比为1:1；N-(4-硝基苯基)二乙醇胺和对甲苯磺酰氯的摩尔比为1:2。