[发明专利]一种检测重水中水含量的荧光探针及其应用

说明书

本发明提供了一种检测重水中轻水含量的荧光探针：。本发明所述的荧光探针基于重水和轻水的酸碱度不同，以香豆素和氧杂蒽部分的羟基为响应位点。本发明所述的检测重水中的轻水含量的荧光探针可经化学合成获得，合成工艺简单易行，原料廉价易得，制备成本低，易于推广。该探针具有高灵敏性，在进行相应重水中的轻水含量检测过程中基本不受其他组分的干扰，具有广阔的应用前景。该探针具有良好的荧光发射光谱特性，可以实现对重水中的轻水含量快速准确检测的目的。

技术领域

本发明属于有机小分子荧光探针领域，具体涉及一种基于香豆素和氧杂蒽结构的检测重水中水含量的荧光探针。

背景技术

重水(Deuterium oxide)是由氘和氧组成的化合物，分子式D₂O，相对分子质量20.0275，比水(H₂O)的分子量18.0153高出约11%，因此叫做重水。在天然水中，重水的含量约占0.015%。由于氘与氢的性质差别极小，因此重水和普通水也很相似。

重水的特殊价值体现在原子能技术应用中，要制造威力巨大的核武器，就需要重水作为原子核裂变反应中的减速剂。使用核磁共振分析时倘若溶剂是水，而研究的对象是氢，可以使用重水作溶剂。中子减速剂：某些核子反应堆使用重水来减慢中子的速度，让它们有机会与铀反应。轻水亦可以作减速剂，但因为轻水会吸收中子，因此轻水式反应堆必须使用浓缩铀，而不能使用普通铀，否则将不能达到临界质量。重水反应堆不单可以使用普通铀，而且会把铀238转化成为可制作核弹的钚。尽管重水有着重要的使用价值，但对人却是有害的，微生物、鱼类在纯重水或含重水较多(超过80%)的水中，只要数小时就会死亡。相反，含重水特别少的轻水，如雪水，却能刺激生物生长。

由于目前重水一般采用从轻水中蒸馏的办法制备，且重水具有很强的亲水性，重水中经常会含有一定量的轻水。检测重水中的轻水含量对于重水的安全应用具有很重要的意义。相比于传统的原子吸收、核磁共振等检测方法，荧光分析法具有灵敏度高、选择性好、响应迅速、操作简单等优点，已广泛用于各种小分子检测。因此开发新的具有高灵敏度、光稳定性，能够实时快速检测重水中的轻水含量的荧光探针具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种检测重水中水含量的荧光探针，响应速度快、抗干扰能力强。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

一种检测重水中轻水含量的荧光探针，其化学结构式如式（I）所示：

式（I）。

上述荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

氮气保护下，7-羟基香豆素-3-羧酸和在HOBT（1-羟基-苯并-三氮唑）、EDC（1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐）和DIEA（N,N-二异丙基乙胺）存在下于DMF（N,N-二甲基甲酰胺）中反应，分离纯化即得。

一种上述荧光探针在检测检测重水中的轻水含量的应用。

本发明的机理如下：

本发明所述的荧光探针基于重水和轻水的酸碱度不同，以香豆素和氧杂蒽部分的羟基为响应位点。在重水中水含量较低条件下，香豆素的羟基电离成氧负离子，且氧杂蒽部分转化为闭环结构，此时荧光探针可以发射香豆素部分的蓝色荧光（峰值约为450 nm），以及氧杂蒽部分的绿荧光（峰值约为550 nm）。

本发明具有以下优点：

本发明所述的检测重水中的轻水含量的荧光探针可经化学合成获得，合成工艺简单易行，原料廉价易得，制备成本低，易于推广。该探针具有高灵敏性，在进行相应重水中的轻水含量检测过程中基本不受其他组分的干扰，具有广阔的应用前景。该探针具有良好的荧光发射光谱特性，可以实现对重水中的轻水含量快速准确检测的目的。