一種用于測定水環境中金屬離子含量的化合物及其應用的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于金屬離子含量檢測的有機化合物，所述化合物以二亞乙基三胺為絡合主干，把其中一個亞乙基和氨基芳香化，分別轉化成鄰苯二銨和苯胺，即苯胺基乙基鄰苯二胺，然后再在三個氨基上聯上不同絡合基團，所形成系列有機化合物可以作為金屬離子絡合體。該絡合體能與生成金屬離子絡合物，特別是鎘、汞離子的絡合物，形成絡合物后會引起指示劑的顏色或熒光變化，從而檢測到金屬離子的含量。本發明的化合物既可以被應用到環境檢測，又可以被應用到生物醫學領域的檢測。
【專利說明】一種用于測定水環境中金屬離子含量的化合物及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種檢測水環境中金屬離子含量的化合物及其應用，尤其涉及一種可 用于檢測水環境中鎘和汞離子含量的有機化合物及其應用。
【背景技術】
[0002] 金屬鎘是非常重要的工業原料之一，大量用于冶金、電鍍、電池和顏料工業。最近 幾十年對鎘礦的過度開采和使用以及不成熟的冶煉技術使鎘金屬變成對環境污染最嚴重 的重金屬污染物之一，對自然水系的污染尤為嚴重，已經嚴重影響到人們的日常生活，例如 含鎘大米已經在我國南方許多水稻種植區出現。我國在飲用水質質量標準也對鎘金屬含量 做了非常嚴格的規定。然而，極微量（大約0.1納摩爾）的金屬鎘也是生命存在所必需的， 它的存在能夠提高和加速生命體內的蛋白質的脫氧核糖核酸（DNA)的合成，因此準確測定 其含量顯得格外重要。
[0003] 測定鎘含量的通常方法有原子吸收光譜法、雙硫腙分光光度法和電化學分析，然 而這些方法都要求非常復雜的大型儀器設備，不能滿足快速、實地和在線的檢測需求。正是 由于上述測試方法儀器貴重、耗時、步驟復雜，專業性強的劣勢，熒光傳感器檢測金屬離子 的方法以其靈敏、快速、容易小型化而越來越受到重視，并在近些年得到了較大的發展。
[0004] 由于鎘和鋅同屬IIB族元素，化學性質極為相近，而且鋅的自然豐度是鎘的100 倍，所以對于鎘熒光傳感器而言，最大的技術挑戰就在于對鋅的絡合選擇性。雖然用于測定 鎘含量的熒光傳感器也有許多報道，但絕大部分傳感器的絡合基團本身對鋅的選擇性都不 好，必須通過雙波長比例法或加入有機溶劑來改善它的選擇性，而具有對鋅高選擇性的鎘 突光傳感器的報道卻幾乎沒有。
[0005] 為克服現有技術中的缺陷，本發明公開了一種用于測定水環境中金屬離子含量的 化合物及其應用。
【發明內容】
[0006] 本發明的一個目的提供了一種用于水環境中的金屬離子含量檢測的有機化合物， 能夠通過肉眼可見或熒光檢測方式實現對水環境中金屬離子含量的高效檢測，并且具有較 高的靈敏度和重現性。
[0007] 本發明的另一個目的是提供了一種用于水環境中的鎘和汞離子含量檢測的有機 化合物，解決了水含量檢測中對鋅離子的選擇性不加的問題，實現了對鋅離子絡合的高選 擇性。
[0008] 本發明的還一個目的是提供了一種能夠多次使用的可逆的離子熒光探針，通過將 有機化合物固定在親水高聚物上，解決了適用于各種環境中的離子濃度的連續檢測問題。
[0009] 本發明第一方面提供一種用于金屬離子含量檢測的有機化合物，所述化合物包含 取代或未取代的苯胺基乙基鄰苯二胺作為金屬離子絡合體，并在三個氨基引入各種取代 基，在三個芳香胺的任何一個對位，例如是苯胺或鄰苯二胺的對位引入了生色基團或熒光 基團使其成為具有金屬絡合能力的變色或熒光指示劑。
[0010] 在本發明的實施方式中，所述化合物具有如下通式I的結構：
【權利要求】
1. 一種用于金屬離子含量檢測的有機化合物，其特征在于，所述的有機化合物具有如 下結構I:
其中^私獨立地選自以下基團：
R5、R6、R7獨立地選自以下基團： -H、-0R14、-COOR15、-C0R16、-CONHR 17、-N(R18)R19、C1-C6 的直鏈或支鏈烷基、C1-C6 的直 鏈或支鏈烷氧基、C3-C6的環烷基、鹵素、C1-C6的鹵代烷基、氰基、硝基、氨基、苯基、鹵代苯 基、C1-C6的直鏈或支鏈烷基取代的苯基、生色基團、熒光基團； R5、R6、R7中至少有1個為生色基團或熒光基團； R8、R9、R1(l、Rn、R12和R 13獨立地選自以下基團： -Η、-0R14、-COOR15、-C0R16、-CONHR 17、-N(R18)R19、C1-C6 的直鏈或支鏈烷基、C1-C6 的直 鏈或支鏈的烷氧基、C3-C6的環烷基、鹵素、C1-C6的鹵代烷基、氰基、硝基、氨基、苯基、鹵代 苯基、C1-C6的直鏈或支鏈烷基取代苯基。 其中所述的R14、R15、R16、R17、R 18、R19獨立地選自H、C1-C6的直鏈或支鏈烷基、C1-C6的 直鏈或支鏈的烷氧基、C3-C6的環烷基。
2. 權利要求1所述的有機化合物，其特征在于，所述生色基團選自：
其中R2Q選自-H、_0H、C1-C6的直鏈或支鏈烷基、C1-C6的直鏈或支鏈烷氧基、C3-C6的 環烷基、鹵素、C1-C6的鹵代烷基、氰基、硝基、氨基；R21、R22選自H、C1-C6的直鏈或支鏈烷 基、C1-C6的直鏈或支鏈烷氧基、C3-C6的環烷基； 所述的熒光基團選自：
其中馬3、1?24、1?25、1?26、1? 27、1?28、1?29、1?3(|、1?31獨立地選自-!1、-0!1、(：1-06的直鏈或支鏈烷基、 C1-C6直鏈或支鏈烷氧基、C3-C6的環烷基、齒素、C1-C6的齒代烷基、氰基、硝基、氨基。
3. 權利要求2所述的有機化合物，其特征在于，所述的R2(l選自-H、-0H、C1-C4的直鏈烷 基、C1-C4的直鏈烷氧基、C3-C6的環烷基、氟、氯、溴、碘、氰基、硝基、氨基；所述的R 21、R22獨 立地選自H、C1-C4的直鏈烷基、C1-C4的直鏈烷氧基、C3-C6的環烷基；所述的R 23、R24、R25、 R26、R27、R28、R29、R3(i、R 31獨立地選自-H、-OH、C1-C4的直鏈烷基、C1-C4的直鏈烷氧基、C3-C6 的環燒基、氟、氯、溴、碘、氰基、硝基、氨基。
4. 權利要求1-3任一項所述的有機化合物，其特征在于，所述的R8、R9、R1Q、R n、R12和R13 獨立地選自以下基團：-H、Cl-C4的直鏈烷基、C1-C4的直鏈烷氧基、C3-C6的環烷基、氟、氯、 溴、碘、氰基、硝基、氨基、苯基。
5. 權利要求1-3任一項所述的有機化合物，其特征在于，所述的R6、R7獨立地選自以下 基團：-H、-0R 14、-C00R15、-C0R16、-C0NHR17、-N(R 18)R19、Cl-C4 的直鏈烷基、C1-C4 的直鏈烷氧 基、C3-C6的環燒基、氣、氣、漠、鵬、氛基、硝基、氣基、苯基；R5為生色基團或突光基團； 其中所述的R14、R15、R16、R17、R 18、R19獨立地選自H、C1-C4的直鏈烷基、C1-C4的直鏈烷 氧基、C3-C6的環烷基。
6. 權利要求1所述的有機化合物，其特征在于，所述的有機化合物選自
7. 權利要求1-6任一項所述的有機化合物，其特征在于，所述的金屬離子為汞離子或 鎘尚子。
8. -種用于水環境中金屬離子含量檢測的產品，其特征在于，所述的產品由權利要求 1-7中任一項所述的有機化合物和親水高聚物制備而成。
9. 權利要求8所述的用于水環境中金屬離子含量檢測的產品，其特征在于，親水高聚 物為氨基纖維素或水凝膠。
10. -種用于水環境中金屬離子含量檢測的熒光探針，其特征在于，所述的產品由權利 要求1-7中任一項所述的有機化合物加入水凝膠涂布成薄膜制備得到。
11. 權利要求1-7中任一項所述的有機化合物在水環境中金屬離子含量檢測中的應 用。
12. 根據權利要求11所述的應用，其特征在于，所述金屬離子選自鎘離子或汞離子。
【文檔編號】G01N21/78GK104292204SQ201410452236
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2014年9月5日
【發明者】何華瑞 申請人:蘇州福來茲檢測科技有限公司