的比率吸收紫外光谱法
【专利摘要】本发明一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或F-的紫外比率吸收光谱法属分析化学领域。用双-(7-羟基-香豆素-8-醛)缩乙二胺，简写为试剂 s1 ，为检测微量Mg2+、Zn2+或F-的试剂。测定Mg2+时，DMF（N,N-二甲基甲酰胺）溶液中，在290nm，370nm和430nm波长处形成比率吸收，在335nm和405nm波长处有等吸收点；测定Zn2+时，DMF/H2O（1/4，v/v）溶液中，在290nm，350nm和420nm波长处形成比率吸收，在330nm和400nm波长处有等吸收点；测定F-时，DMF溶液中，在290nm和390nm波长处形成比率吸收，在348nm波长处有等吸收点。检测Mg2+、Zn2+或F-的浓度线性范围均为两个数量级，检测限低至10-7mol · L-1。试剂 s1 的制备方法是以7-羟基香豆素和乙二胺为原料，在乙二胺的两端连接8-甲酰基-7-羟基香豆素得到。结构式为：。
【专利说明】-种分别检测微量Mg2+、Zn2+或Γ的比率吸收紫外光谱法
【技术领域】
[0001] 本发明属分析化学领域，具体地说是一种检测微量Mg2+、Zn2+或Γ的紫外比率吸收 光谱分析法。
【背景技术】
[0002] 比率吸收测定技术是紫外吸收光谱分析中的一个重要方法，是利用显色试剂与待 测物作用后在特定波长下的吸光度增强和减低的比率吸收性能，即特定波长处的吸光度的 比值作为信号来检测物质的方法。与在单一波长吸收强度的测定相比，利用不同波长的吸 收比率变化而具备更高的稳定性和准确度。对单一波长的探针而言，在实际应用中会受 到探针自身浓度、测试条件、光源强度波动及仪器敏感性等因素的影响，降低了测定的准确 度。而关于对比率吸收测定技术的相关报道相对较少。特别是利用同一显色试剂，控制不 同测试条件，达到对不同离子的选择性检测更为少见。
[0003] 镁离子在临床医学，营养学和生理学中的作用已经引起人们的广泛关注。镁离子 是细胞中最重要的二价阳离子，在细胞中扮演着重要角色，在许多细胞过程如分芽繁殖、细 胞死亡、稳定DNA的构型、穿透膜的离子传输、保持细胞的形状和信号传输中都发挥重要作 用，在调控酶的功能方面镁离子也发挥一定的作用。已经报道的大量钙离子荧光探针相比， 性能优异的镁离子荧光探针仍然较少。因此，研制高选择性、高灵敏度检测镁离子的传感器 具有研究意义。
[0004] 锌是生命体系中继铁之后的第二富集金属，锌离子不仅在自然环境中，而且在生 物体系都起着至关重要的作用。但人们对于过渡金属锌离子，特别是其危害性的关注和研 究相对较少。锌离子是农业和食品产业中广泛存在的污染物。在生物体系中，锌离子也同 样有着深远的影响。在人体很多生理过程中，例如结构和催化因子，信号传输和调节，基因 表达调节和细胞凋亡，都起着重要的作用。研究表明，锌离子代谢过程失调和很多严重的神 经性疾病紧密相关，例如阿尔茨海默氏症，肌萎缩性脊髓侧索硬化症，帕金森病，缺氧缺血， 癫痫病。所以，无论在生物体系还是自然环境中，定量的、选择性的检测锌离子变得十分必 要。而利用紫外吸收方法来检测锌离子具有高灵敏度、高选择性等优点。
[0005] 氟离子是人体及动物体必需的微量元素之一，对人体的健康至关重要，它能有效 的预防龋齿，提高骨密度，在治疗骨质疏松方面有广泛的应用；同时，临床医学研究表明，一 次大剂量的摄入或长期少量的摄入氟离子，将导致人体胃、肾功能的损伤以及引起骨骼氟 中毒等。超过1.5 mg 的含氟水会导致氟斑牙、骨病，且导致磷代谢紊乱，而在多因素的 作用下，高氟地下水不断地迁移和富集，且不断扩大的工业生产及农业活动也导致环境氟 污染日趋严重，无论从人体健康还是环境保护方面考虑，氟离子的检测都具有重要意义。与 传统的氟离子检测手段如离子色谱法相比，紫外比率吸收方法具有检测方便、灵敏度高、动 态响应范围宽等优势。
【发明内容】
[0006] 利用一种比率吸收试剂，建立分别检测微量Mg2+、Zn2+或Γ的分析新方法。本发明 的目的是通过控制不同的溶剂，采用比率吸收光度法对Mg 2+、Ζη2+或Γ进行高灵敏、高选择 和1?稳定性的检测。
[0007] 本发明一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或Γ的紫外吸收光谱法，是用化学名称为 双-(7-羟基-香豆素-8-醛）缩乙二胺的化合物，简写为sl，作为紫外光谱比率吸收法用 于检测微量Mg 2+、Zn2+或F_的试剂；（1)试剂si在N，N-二甲基甲酰胺（DMF)溶液中测定 Mg2+时，在290nm，370nm和430nm波长处形成比率吸收，在335nm和405nm波长处有等吸收 点，在Mg 2+ -定浓度范围内，370nm和290nm波长处吸光度比值与Mg2+浓度成线性关系，用 比率吸光度法测定Mg 2+ ; (2)试剂si在DMF/H20 (1/4, v/v)溶液中测定Zn2+时，在290nm， 350nm和420nm波长处形成比率吸收，在330nm和400nm波长处有等吸收点，在Zn 2+ -定浓 度范围内，350nm和290nm波长处吸光度比值与Zn2+浓度成线性关系，用比率吸光度法测定 Zn2+ ; (3)试剂si在DMF溶液中测定F-时，在290nm和390nm波长处形成比率吸收，在348nm 波长处有等吸收点，在Γ 一定浓度范围内，390nm和290nm波长处吸光度比值与Γ度成线 性关系，用比率吸光度法测定Γ。
[0008] 上述的一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或Γ的比率吸收紫外光谱法是（1)测定Mg 2+ 时，其它共存金属离子：Zn2+，Ca2+，Ba2+，Sr2+，Hg 2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Cd2+，Pb 2+，Li+，Na+，K+，Ag+， Al3+，Fe3+，Cr3+之一，在浓度为Mg2+浓度10倍量时，对Mg 2+的测定无干扰；（2)测定Zn2+时， 其它共存金属离子：Mg2+，Ca 2+，Ba2+，Sr2+，Hg2+，Co2+，Ni 2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+，Li+，Na+，K+，Ag+， Al3+，Fe3+，Cr3+之一，在浓度为Zn2+浓度10倍量时，对Zn 2+的测定无干扰；（3)测定Γ时，其 它共存阴离子：Cr，&_，Γ，HS04_，Ac0_，N0 3-，C104_，PF6_，H2P04-，PF 6_，在浓度与 F-浓度相当 时，对的测定无干扰。
[0009] 上述的一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或Γ的比率吸收紫外光谱法是（1)试剂si检 测微量Mg2+的浓度线性范围为
【权利要求】
1. 一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或r的比率吸收紫外光谱法，其特征是用化学名称为 双-(7-羟基-香豆素-8-醛）缩乙二胺的化合物，简写为sl，作为紫外光谱比率吸收法用 于检测微量Mg2+、Zn2+或F_的试剂；（1)试剂si在N，N-二甲基甲酰胺（DMF)溶液中测定 Mg2+时，在290nm，370nm和430nm波长处形成比率吸收，在335nm和405nm波长处有等吸收 点，在Mg2+ -定浓度范围内，370nm和290nm波长处吸光度比值与Mg2+浓度成线性关系，用 比率吸光度法测定Mg2+ ; (2)试剂si在DMF/H20 (1/4,v/v)溶液中测定Zn2+时，在290nm， 350nm和420nm波长处形成比率吸收，在330nm和400nm波长处有等吸收点，在Zn2+ -定浓 度范围内，350nm和290nm波长处吸光度比值与Zn2+浓度成线性关系，用比率吸光度法测定 Zn2+ ; (3)试剂si在DMF溶液中测定F-时，在290nm和390nm波长处形成比率吸收，在348nm 波长处有等吸收点，在r一定浓度范围内，390nm和290nm波长处吸光度比值与r度成线 性关系，用比率吸光度法测定F。
2. 根据权利要求1所述的一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或r的比率吸收紫外光谱法，其 特征是（1)测定Mg2+ 时，其它共存金属离子：Zn2+，Ca2+，Ba2+,Sr2+，Hg2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Cd2+， Pb2+，Li+，Na+，K+，Ag+，Al3+，Fe3+，Cr3+之一，在浓度为Mg2+浓度10倍量时，对Mg2+的测定无干 扰；（2)测定Zn2+ 时，其它共存金属离子：Mg2+，Ca2+，Ba2+,Sr2+，Hg2+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Cd2+，Pb2+， Li+，Na+，K+，Ag+，Al3+，Fe3+，Cr3+之一，在浓度为Zn2+浓度10倍量时，对Zn2+的测定无干扰； (3)测定F-时，其它共存阴离子：Cl-，&_，1_，HSO4-,AcO-，NO，，CUV，PF6-,H2PO4-,PF6-，在浓 度与r浓度相当时，对r的测定无干扰。
3. 根据权利要求1所述的一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或r的比率吸收紫外光谱法，其 特征是（1)试剂Sl检测微量Mg2+的浓度线性范围为9.OXKT7?I. 1X10_5mol?I71，检测 限低至1〇_7mol.L-1 ; (2)试剂si检测微量Zn2+的浓度线性范围为9.OX10_7?I.OX10_5 mol吨'检测限低至10_7mol吨―1 ; (3)试剂si检测微量F_的浓度线性范围为8.OX10_7? L2X105mol?L\检测限低至 107mol?L工。
4. 根据权利要求1所述的一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或r的比率吸收紫外光谱法， 其特征是所述试剂si化学结构式为：
分子式=C22H16N2O6 分子量：404. 10 熔点：大于300°C 溶解性：微溶于氯仿、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺等，不溶于乙醇 光谱性质：DMF溶液中，在290nm，350nm和420nm波长有紫外吸收；在DMF溶液中与Mg2+形成配合物后，在290nm，370nm和430nm波长处形成比率吸收，在335nm和405nm波长 处有等吸收点；DMF/H20 (1/4,v/v)溶液中与Zn2+形成配合物后，在290nm、350nm和420nm 波长处形成比率吸收，在330nm和400nm处有等吸收点；在DMF溶液中与F_形成配合物后， 在390nm和290nm波长处形成比率吸收，在348nm处有等吸收点。
5. 根据权利要求4所述的一种分别检测微量Mg2+、Zn2+或r的比率吸收紫外光谱法， 其特征是所述试剂Si的制备方法为以7-羟基香豆素为原料，二氯甲烷为溶剂，用乙酸酐 对7-羟基香豆素中7-位的羟基进行保护得到7-乙酰氧基香豆素后，以三氟乙酸为催化剂 和溶剂，与六次甲基四胺反应得到中间体8-甲酰基-7-羟基香豆素；再由中间体8-甲酰 基-7-羟基香豆素与乙二胺在乙醇溶液中反应得到试剂s1即双-(7-羟基-香豆素-8-醛） 缩乙二胺，合成路线如下：
具体合成工艺条件为： (1) 7-乙酰氧基香豆素的合成 N2保护下，三口烧瓶中加入二氯甲烧，然后加入7-羟基香豆素，乙酸酐，搅拌溶解，摩尔 比按7-羟基香豆素：乙酸酐=1:2?2. 5,吡啶7?8滴，室温搅拌反应，滤液减压蒸馏除 去溶剂，用水溶解后用乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤，硫酸钠干燥，过滤，柱层析纯化制得 7_乙酰氧基香豆素： 反应温度：室温 反应时间：12h 反应溶剂：二氯甲烷 洗脱剂：氯仿 (2) 中间体8-甲酰基-7-羟基香豆素的合成 N2保护的冰浴下，三口烧瓶中加入7-乙酰氧基香豆素，三氟乙酸，搅拌，待温度降至 (TC时，加入六次甲基四胺，摩尔比按7-乙酰氧基香豆素：六次甲基四胺=1:1. 5?1.8,冰 浴下反应，将反应温度逐渐升至室温，再回流搅拌反应，减压蒸馏除去溶剂，在剩余溶液中 加入水，将混合物升至60°C搅拌，过滤，滤液用氯仿萃取，饱和食盐水洗涤，硫酸钠干燥，过 滤，减压蒸馏除去溶剂，沉淀部分合并，柱层析分离得到中间体8-甲酰-7-羟基香豆素： 反应温度：回流 反应时间：9h 反应溶剂：三氟乙酸 洗脱剂：氯仿/甲醇（v/V=100/1) (3) 双-(7-羟基-香豆素-8-醛）缩乙二胺 N2保护下，在250ml三口烧瓶中，加入8-甲酰-7-羟基香豆素，无水乙醇，搅拌，升 温待其溶解后，降至室温，将乙二胺溶于无水乙醇后逐滴加入，摩尔比按8-甲酰-7-羟基 香豆素：乙二胺=1:0. 4?0.6,加热回流，过滤，用氯仿和甲醇重结晶得到乳白色固体 双-(7-羟基-香豆素-8-醛）缩乙二胺： 反应温度：回流 反应时间：3. 5h
【文档编号】C07D311/16GK104266989SQ201410566120
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月22日 优先权日:2014年10月22日
【发明者】沈韵, 赵远会, 曾晞, 牟兰 申请人:贵州大学