Tb(III)配合物及其制备方法和在检测杀螟腈中的应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于小分子荧光传感技术领域，具体涉及Tb (III)配合物荧光传感器高选 择性，高灵敏检测有机磷农药杀螟腈。
【背景技术】
[0002] 农药是用于预防、消灭或者控制危害农业、林业的病、虫、草和其他有害生物以及 有目的地调节植物、昆虫生长的一类药物统称。但农药的过渡使用、滥用给生态环境和人类 健康带来了巨大危害，近年来农药污染、农药中毒事件时有发生，可见发展高效、快速、便捷 检测农药的方法对于杜绝此类事件至关重要。目前，国内外用于检测有机磷农药残留的手 段主要有气相色谱技术、高效液相色谱技术、免疫检测技术、酶抑制技术、生物传感器技术 和荧光法等。其中气相色谱仪仪器笨重，价格昂贵，操作要求比较高，专业性强，而且还要对 样品进行预处理，操作繁琐复杂，不利于农药检测的灵活应用和快速掌握。高效液相色谱技 术所需分析的时间长，对样品也需要进行预处理，过程复杂不利于快速检测。免疫分析法存 在免疫原的制备复杂、不易得到、免疫反应具有特异性、抗体选择性强等困难，而且前期投 入大，不适合我国国情。酶抑制技术中用到的胆碱酯酶在常温下不能保存，而且酶的来源不 稳定，不同批次的酶检测结果有差异，检测结果受到影响。生物传感技术选择性不高，所用 酶不稳定，存在酶的失活现象。荧光方法具有灵敏度高，选择性好、荧光输出信号丰富、操作 简单等显著优点，有望为有机磷农药的高效检测提供新策略。
[0003] 杀螟腈是一种有机磷广谱杀虫剂，特别对水稻螟虫、稻苞虫、稻飞虱、稻纵卷叶虫、 叶蝉、粘虫等防治效果更为显著。但杀螟腈在人体内可与乙酰胆碱酯酶形成磷酸化乙酰胆 碱酯酶，使乙酰胆碱酯酶活性受到抑制，失去分解乙酰胆碱的能力，导致乙酰胆碱在神经系 统聚集，产生相应的神经系统的功能紊乱。因此，对杀螟腈的高选择性、高灵敏检测有着重 要的意义。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题在于克服传统方法检测杀螟腈过程中对样品预处理 等繁琐操作以及生物检测方法成本高、重现性较差等问题，提供一种能够实现对杀螟腈的 高选择性、高灵敏检测且操作简便、价格低廉的荧光化学传感器一一Tb(III)配合物。
[0005] 解决上述问题采用的技术方案是该Tb (III)配合物的结构式如下所示：
[0006]
[0007] 上述Tb (III)配合物的制备方法由下述步骤组成：
[0008] 1、合成配体
[0009] 以乙醇为溶剂，将1，4, 7-三氮杂环壬烷、三乙胺、溴乙酰胺按摩尔比为1:3~ 4:3~4,回流搅拌反应，分离纯化产物，得到式I所示的配体。
[0010]
[0011] 2、合成Tb(III)配合物
[0012] 将式I所示的配体完全溶于蒸馏水中，在常温搅拌下加入六水合氯化铽，继续搅 拌24小时，分离纯化产物，得到Tb (III)配合物，其中配体与六水合氯化铽的摩尔比为 1:1 ~1. 5〇
[0013] 本发明Tb(III)配合物在检测杀螟腈中的用途，具体方法如下：
[0014] 将Tb (III)配合物加入甲醇中，配制50~60 μ mol/L的Tb (III)配合物溶液，然 后向其中加入不同体积的杀螟腈标准样品，用荧光光谱仪测量不同浓度下杀螟腈对应体系 的荧光强度并绘制1/1〇值随杀螟腈浓度变化的标准曲线；按照上述方法用荧光光谱仪测量 待测样品的荧光强度，根据待测样品的1/1〇值，结合标准曲线的线性方程即可高选择性识 别杀螟腈并确定待测样品中杀螟腈的浓度。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有的有益效果如下：
[0016] 本发明Tb (III)配合物的制备方法极其简单，反应条件温和，所制备的Tb (III)配 合物具有荧光寿命长、斯托克斯位移大和配位不饱和等特点，可以和中性分子杀螟腈有效 配位，并且Tb (III)的5D4能级与杀螟腈的T i能级高度匹配，确保二者之间可发生有效能量 转移而大幅敏化Tb (III)配合物的荧光。因此，该配合物对杀螟腈具有较强的选择性，能够 实现对杀螟腈的高选择性、高灵敏度传感识别，并且操作过程简单便捷，避免了传统方法中 对样品预处理等繁琐操作以及生物检测方法成本高，重现性较差等问题，为杀螟腈的高效 检测提供了一种便捷、快速低耗的新方法。
【附图说明】
[0017] 图1是Tb(III)配合物的荧光强度随杀螟腈浓度变化的荧光光谱图。
[0018] 图2是Tb(III)配合物的相对荧光强度随杀螟腈浓度变化的线性曲线图。
[0019] 图3是Tb (III)配合物在不同有机磷农药中的荧光强度对比图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于 这些实施例。
[0021] 实施例1
[0022] I、合成配体
[0023] 将0. 75g(5. 6mmol) 1，4, 7-三氮杂环壬烷完全溶解于50mL乙醇中，再加入 2. 8mL(20. 2mmol)三乙胺和2. 71g(19. 6mmol)溴乙酰胺，加热回流搅拌6小时后，自然冷却 至室温，抽滤，所得白色固体35°C真空干燥，得到式I所示的配体，其反应方程式如下：
[0024]
[0025] 所得配体的结构表征数据为"H-NMR，δ H (600MHz，D20, Me4Si) :3. 65 (6H， OI2CONH2) ,2. 96(12H, NOl2CHaN)。IR : (KBr，ν^^/αιΓ1) :3507 (N_H)，1667 (C = 0)。1C-NMR, δ c (600MHz，D20, Me4Si) : 173. 66 (3C，C = 0)，56. 91 (3C，CH2)，49. 37 (12C，NCH2CH2N)。MS (ESI， m/z):理论值：301. 1988 ([M+H]+)，实测值：301. 1992。
[0026] 2、合成Tb (III)配合物
[0027] 将150. 2mg(0. 5mmol)式I所示的配体完全溶解于40mL蒸馏水中，在常温搅拌下 缓慢滴加完全溶解于30mL蒸馏水的186. 7mg(0. 5mmol)六水合氯化钺溶液，常温搅拌24小 时，减压蒸除溶剂，所得固体物质溶于3mL甲醇中，并逐滴加到含IOOmL乙醚的烧瓶中，有白 色沉淀析出，常温搅拌1小时后抽滤，滤饼用甲醇溶解后按以上方法用IOOmL乙醚重结晶三 次，然后用二氯甲烷重结晶两次，所得固体物质35°C真空干燥，得到Tb(III)配合物，其反 应方程式如下：
[0028]
[0029] 所得 Tb(III)配合物的结构表征数据为：IR(KBr，v^/cnT1) :3370,3117(N-H)， 1661，1593 (C = 0)。MS (ESI，m/z):理论值：529. 0541 ([M-Cl]+)，247. 0426( [M-2C1]2+)，实测 值：529. 0546,247. 0396。
[0030] 实施例2
[0031] Tb(III)配合物在检测杀螟腈中的用途，具体方法如下：
[0032] 配制50 μ mol/L Tb(III)配合物的甲醇溶液，向该溶液中加入杀螟腈，使所得 混合溶液中杀螟腈的浓度分别为 0、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、 140、150 μ mol/L，然后采用FLS920型单光子计数时间分辨荧光光谱仪在最大激发波长为 275nm、发射波长为547nm处测量荧光强度（激发狭缝为2nm，发射狭缝为3nm)，荧光强度随 杀螟腈浓度变化的荧光光谱图见图1，并绘制I/%值随杀螟腈浓度变化的线性曲线图，结果 见图2。
[0033] 由图1可见，Tb(III)配合物的荧光强度随着体系中杀螟腈浓度的增大变化很明 显，可敏化55倍左右，说明Tb(III)配合物对杀螟腈的检测灵敏度很高；当杀螟腈的浓度大 于100 ymol/L时，荧光强度不再增加。由图2可见，杀螟腈在浓度为0~100 ymol/L时， 1/1〇值与杀螟腈浓度呈线性关系，线性方程为：
[0034] y = 1. 78033+0. 53408x
[0035] 式中y为1/1。值，X为杀螟腈浓度，相关系数r为0. 99768,由相关系数可见，I/Ι。 值与杀螟腈浓度的线性关系很好。
[0036] 为了证明本发明的有益效果，发明人向50 ymol/L Tb(III)配合物的甲醇溶液分 别加入浓度为100 ymol/L杀螟腈（2)、丙溴磷（3)、毒死蜱（4)、乐果（5)、二嗪磷（6)、辛硫 磷（7)、倍硫磷（8)、甲基对硫磷（9)、敌敌畏（10)的甲醇溶液，并以275nm为激发波长，记录 其在最大发射波长为547nm处的荧光强度，同时以未加任何有机磷农药的Tb(III)配合物 的甲醇溶液作为空白对照（1)，结果见图3。
[0037] 由图3可见，在这9种有机磷农药中，只有杀螟腈对TbL(III)配合物的荧光具有 明显的敏化效果，而其他有机磷农药对其荧光强度未产生明显影响，说明本发明Tb(III) 配合物对杀螟腈具有很高的选择性。通过计算可知，其对杀螟腈的检出限可达到59nmol/L。
【主权项】
1. 一种Tb(III)配合物，其特征在于该配合物的结构式如下所示：2. -种权利要求1所述的Tb(III)配合物的制备方法，其特征在于它由下述步骤合 成： (1) 合成配体 以乙醇为溶剂，将1，4, 7-三氮杂环壬烷、三乙胺、溴乙酰胺按摩尔比为1:3~4:3~4， 回流搅拌反应，分离纯化产物，得到式I所示的配体；(2) 合成Tb (III)配合物 将式I所示的配体完全溶于蒸馏水中，在常温搅拌下加入六水合氯化铽，继续搅拌24 小时，分离纯化产物，得到Tb (III)配合物，其中配体与六水合氯化铽的摩尔比为1:1~ 1. 5〇3. 权利要求1所述的Tb(III)配合物在检测杀螟腈中的用途。4. 根据权利要求3所述的Tb(III)配合物在检测杀螟腈中的用途，其特征在于：将 Tb(III)配合物加入甲醇中，配制50~60 μ mol/L的Tb (III)配合物溶液，向其中加入不同 体积的杀螟腈标准样品，用荧光光谱仪测量不同浓度下杀螟腈对应体系的荧光强度并绘制 1/1〇值随杀螟腈浓度变化的标准曲线；按照上述方法用荧光光谱仪测量待测样品的荧光强 度，根据待测样品的1/1〇值，结合标准曲线的线性方程即可高选择性识别杀螟腈并确定待 测样品中杀螟腈的浓度。
【专利摘要】本发明公开了一种Tb(III)配合物及其制备方法和在检测杀螟腈中的应用。该配合物的结构式为其是以1,4,7-三氮杂环壬烷衍生物为配体，与Tb(III)配合而成的，制备方法极其简单，反应条件温和。本发明Tb(III)配合物具有荧光寿命长、斯托克斯位移大和配位不饱和等特点，可以和中性分子杀螟腈有效配位，并且Tb(III)的5D4能级与杀螟腈的T1能级高度匹配，确保二者之间可发生有效能量转移而大幅敏化Tb(III)配合物的荧光。因此，该配合物对杀螟腈具有较强的选择性，能够实现对杀螟腈的高选择性、高灵敏度传感识别，并且操作过程简单便捷，为杀螟腈的高效检测提供了一种便捷、快速低耗的新方法。
【IPC分类】C09K11/06, G01N21/64, C07D255/02
【公开号】CN104892533
【申请号】CN201510236442
【发明人】刘静, 全静苗, 雷海瑞, 严军林
【申请人】陕西师范大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月11日