[发明专利]三苯胺-双(二甲硫基乙酸)系化合物及其制备方法和应用以及检测水环境中汞离子的方法

说明书

本发明涉及水环境检测技术领域，具体涉及一种三苯胺‑双(二甲硫基乙酸)系化合物及其制备方法和应用以及检测水环境中汞离子的方法。所述三苯胺‑双(二甲硫基乙酸)系化合物的方法包括以下步骤：(1)在催化剂和有机溶剂的存在下，将式(2)所示的4‑醛基三苯胺系化合物与式(3)所示的巯基羧酸酯进行缩合反应；(2)将步骤(1)所得反应产物进行水解反应。所述三苯胺‑双(二甲硫基乙酸)系化合物特别适合用作汞离子荧光探针，在用其作为汞离子荧光探针用于检测水环境中的汞离子时，该汞离子荧光探针对汞离子检测具有较高的灵敏度和较短的响应时间，特别适用于对汞离子浓度较低的水环境进行检测。

技术领域

本发明涉及水环境检测技术领域，具体涉及一种三苯胺-双(二甲硫基乙酸)系化合物及其制备方法和应用以及检测水环境中汞离子的方法。

背景技术

汞是一种重要的重金属元素，它的用途非常广泛，主要用于电子、仪器、化工及制药等方面。另外，汞在自然界中普遍存在，它可以通过冶金、化石燃料使用、生活垃圾焚烧等人类活动和火山爆发等自然活动的方式排放到环境中。然而，汞离子具有很强的生物毒性，它在生物体内有累积效应，很难通过代谢过程排出体外。人体吸收汞的途经有三种，分别是消化道、呼吸道和皮肤。当汞离子(Hg²⁺)在人体内积累到一定浓度，会对中枢神经系统、消化系统、呼吸系统、肾脏及视力等方面造成严重危害。此外，汞在水体中通过积累后会产生更大的毒性，生活在受汞污染水域的鱼体在经食物链积累后，其体内甲基汞的含量可比水中的高上万倍，将严重危害我们的食用健康。最后，土壤中汞的含量不仅影响农作物的生长发育，直接关系到农作物的产量与质量。而且很容易被农作物吸收，可以通过生物甲基化作用转化为更具毒害性的化合物，这些东西经食物链富集后最终会进入人的体内，从而严重危害人类健康。根据《中华人民共和国环境保护法》规定，生活饮用水、农田灌溉水及食物中汞含量不得超过10nM。因此研发快速、高效的方法来检测环境中Hg²⁺含量具有十分重要的理论和实用价值。

迄今为止，检测汞离子(Hg²⁺)的方法主要包括：高效液相色谱(HPLC)、毛细管电泳(CE)、原子吸收光谱(AAS)、诱导耦合质谱(ICP-Mass)及光学分析法等。其中，荧光分析法具有快速响应与高灵敏度的特点，因此利用荧光探针来定性与定量检测汞离子己成为研究人员关注的焦点。目前已有大量的检测汞离子荧光探针被报道，但这些探针存在最主要的问题是合成复杂、制备成本高。它们大都需要几步甚至十多步的反应来制备，而且反应中所需化学试剂价格昂贵、反应条件苛刻、纯化困难等。此外，这些探针还存在着响应时间长(几分钟以上)、选择性不够好、在有机-水的混合溶剂中检测等缺点。因此，这些缺点将严重限制荧光探针对汞离子检测的实际应用。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的汞离子荧光探针存在的合成复杂、制备成本高、响应时间长、选择性不够好及水溶性差等问题，提供了一种三苯胺-双(二甲硫基乙酸)系化合物及其制备方法和应用以及检测水环境中汞离子的方法。所述三苯胺-双(二甲硫基乙酸)系化合物(简称为化合物TSA)利用商业可得的化学试剂通过简单的缩合及水解反应即可水解得到，反应中所用的所有化学试剂的价格低廉，而且反应条件温和；并且，该化合物具有较好的水溶性，能在纯水环境中快速、高选择性的检测汞离子，其检测限可以达到6.2nM，能实现比《中华人民共和国环境保护法》所规定更低浓度汞离子的检测。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了式(1)所示的化合物TSA，

其中，R₁、R₂和R₃各自为H或C1-C5的烷基，R₄为C1-C5的亚烷基。

本发明另一方面提供了一种制备式(1)所示的化合物TSA的方法，该方法包括以下步骤：

(1)在催化剂和有机溶剂的存在下，将式(2)所示的4-醛基三苯胺系化合物与式(3)所示的巯基羧酸酯进行缩合反应；