[发明专利]一种识别Fe3+

说明书

本发明涉及一种识别Fe³⁺和Cu²⁺的2,3,3‑三甲基‑5‑羧基吲哚方酸菁树脂化学传感器及其制备方法和应用，4‑羧基苯肼和甲基异丙基甲酮合成2,3,3‑三甲基‑5‑羧基吲哚，2,3,3‑三甲基‑5‑羧基吲哚与方酸合成2,3,3‑三甲基‑5‑羧基吲哚方酸菁染料，再将2,3,3‑三甲基‑5‑羧基吲哚方酸菁染料与酚醛树脂合成2,3,3‑三甲基‑5‑羧基吲哚方酸菁树脂。本发明合成过程较为简单，反应条件易控制，制备的2,3,3‑三甲基‑5‑羧基吲哚方酸菁树脂具有优良的光学性能和光学稳定性，在对铁离子和铜离子识别过程中，有利于对铁离子和铜离子进行检测。此外，对铁离子的识别具有良好的选择性和抗干扰性。

技术领域

本发明具体涉及一种识别Fe³⁺和Cu²⁺的2,3,3-三甲基-5-羧基吲哚方酸菁树脂化学传感器及其制备方法，属于化学分析测试领域。

背景技术

随着人类社会工业文明的迅速崛起，越来越多的金属离子被以各种方式排放到生态环境当中，这导致环境中的水体遭受了重金属离子的污染，进而严重影响了人类和其他生物的生存和生活。铁是人体内重要的金属元素之一，它在人体细胞代谢所发生的化学反应过程中扮演着重要的角色。当人体内缺乏Fe³⁺时会出现贫血、血色病、糖尿病以及肝损伤等症状。然而，当Fe³⁺在人体血液以及细胞中的含量过高会导致活性氧的含量增加，反而会导致细胞加快死亡。

Cu²⁺作为多种酶的必需辅助因子或结构成分，在生物体的各种代谢过程中起着重要作用。一般而言，Cu²⁺在生理条件下能够维持大脑和神经系统的正常活动并保持血管的弹性，此外，它还可以调节胶原蛋白和弹性蛋白的形成以及血红蛋白的含量。然而，过量的Cu²⁺也会破坏DNA的，低密度脂蛋白氧化和膜脂的结构。这会导致许多神经退行性疾病，例如阿尔茨海默病。此外，过量的Cu²⁺还会对生态环境造成严重的危害。例如，过量的Cu²⁺会危害水生生物中鱼类，贝类和以及细菌的存活，从而降低天然水系统的自净能力。因此，高效、便利和灵敏的检测并分析Cu²⁺的存在成为人们关注的问题。

到目前为止，已经开发出各种检测技术，如电感耦合质谱法，原子发射光谱法和比色-荧光法。与传统的检测方法相比，由于比色和荧光法具有成本低，操作简单，灵敏度高，选择性好，检测限低等特点，对人们具有很强的吸引力。因此，设计和合成铁离子及铜离子的化学传感器备受关注，已经成为化学科学、生物科学、环境科学等领域的研究热点。

目前，基于不同光调控机理识别铁离子和铜离子的化学传感器已有大量文献报道，但其中大部分受其他金属离子的干扰。因此，研究对铁离子和铜离子具有高效选择性和灵敏度的新型化学传感器仍然具有挑战性。

方酸菁作为一种新型的有机功能染料，是一种具有稳定共振的两性离子结构的有机化合物，在此结构中主要特点是含有一个刚性的环丁稀连接形成了一种缺电子的Huckel环结构，在此分子中电子高度离域。基于这种分子的特殊结构，方酸菁染料在可见光到近红外区域具有很强的吸收，具有很好的化学稳定性和光稳定性，所以方酸箐染料具有识别某些金属离子的特性。例如在“CN201210291433.8一种比色识别铜离子的方酸菁类化学传感器及其制备方法”中公开了选择性好的方酸菁类铜离子比色识别化学传感器，但该传感器并未实践在其他金属离子存在时是否会干扰对铜离子的识别。“CN201310093344.7比色识别铁离子和铜离子的方酸菁化学传感器及其制备方法”中公开了铁离子和铜离子的比色识别化学传感器，但该传感器并未实践在其他金属离子存在时是否会干扰对铁离子和铜离子的识别。