传感器分子及其合成和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测Cf的传感器分子，尤其涉及一种荧光比色检测Cf的反应型 传感器分子，属于化学合成技术领域和离子检测技术领域。本发明同时还涉及该荧光比色 检测Cf的传感器分子的合成和应用。
【背景技术】
[0002] 众所周知，氰根离子（CNO是一种剧毒物质，少量的CNI卩可使人急性中毒甚至致 死。然而，氰化物也是一种重要的化工原料，被广泛的应用于冶金、电镀等化学工艺过程中。 另外，有些植物也含有氰化物，工业生产中氰化物的使用不当或生活中饮食不当都有可能 造成氰化物中毒。因此，Cf的检测在生命科学和环境监测等领域有着重要的应用。
[0003] 截至目前，虽然人们已经提出了多种检测Cf的方法，但是其中许多方法需要昂贵 的仪器和复杂的操作，严重限制了这些方法的应用。近年来，在离子检测领域，比色法或荧 光法由于操作简便、仪器易得等原因而成为研宄的热点。常见的Cf比色或荧光传感器根 据作用方式可分为多种类型，比如氢键作用型Cf传感器、脱质子型C^T传感器、特殊反应 型CNl专感器、配位作用型CNl专感器以及基于其它机理的感器等。其中，特殊反应 型Cf传感器能通过和CN-发生特殊反应而具有识别选择性高的优点。但是大多数反应型 Cf传感器往往结构复杂而难与合成，有些反应型传感器分子的识别过程需要较长的反应 时间，这些因素制约了这些传感器分子的推广使用。因此，我们设计合成结构简单的Cf传 感器分子，在Cf的检测中具有很好的应用价值。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种结构简单的感器分 子； 本发明的另一目的是提供一种该Cf传感器分子的和合成方法； 本发明还有一个目的，就是提供该Cf传感器分子荧光比色检测CN -的具体应用。
[0005] 一、CNl专感器分子 本发明CNl专感器分子，其化学命名为1-(((2-(萘基-1-氨基）乙烯）亚氨基）甲基） 萘酚，记为Wq。其结构式如下：
传感器分子含有CH=N、两个萘环以及萘环上有羟基，该分子水溶性相对较好。
[0006] 二、CNl专感器分子的合成 以乙醇为溶剂，冰醋酸为催化剂，N-I-萘基乙二胺二盐酸盐和2-羟基-1-萘甲醛为底 物，于80~85°C回流反应10~12h，冷却析出结晶物质，真空抽滤后，依次用蒸馏水、无水乙醇 洗涤，干燥，得到红色固体产物，即为Cf传感器分子，标记为Wq。
[0007] 底物N-I-萘基乙二胺二盐酸盐与2-羟基-1-萘甲醛的摩尔比为1:1~1:1. 2。
[0008] 冰醋酸的用量为底物总摩尔量的13%~15%。
[0009] 三、传感器分子对CN_的识别性能 I. CN_传感器分子Wq对CN _的比色识别 在传感器分子Wq的水溶液（c = 2.0X10_5mol/L)中，分别加入50倍当量的F_，Cl_， Br_, Γ, Ac0_, H2P04_，HS04_, C104_, CNlPSCN-等阴离子的水溶液（c =LO X10_3mol/L) 后，溶解在DMSO-H2O (1:4~1:3. 5，v:v)的混合体系中。发现只有CN_的加入使得溶液颜色 由浅橘色变为无色。在紫外光谱上，CN_的加入使得Wq在488 nm处的最大吸收峰消失(见 图1)。因此，Wq可作识别Cf传感器分子，可快速裸眼比色检测CN'
[0010] 2.传感器分子Wq对CN_的荧光识别 在传感器分子Wq的水溶液（c = 2.0X10_5mol/L)中，分别加入50倍当量的F_，Cl_， Br_, Γ, Ac0_, H2P04_，HS04_, C104_, CNlPSCN-等阴离子的水溶液（c =LO X10_3mol/L) 后，溶解在DMS0/H20(1:4~1:3. 5, v:v)的混合体系中。发现，只有CN_的加入使得溶液在紫 外灯下发出荧光猝灭，其它离子的加入使溶液发出黄色荧光。在相应的荧光光谱中，CNl勺 加入使得Wq在540nm处出现最大荧光发射峰（A ex=480nm)(见图2)。因此，Wq可作为CN+的 传感器分子，用于荧光快速检测CN'
[0011] 3.传感器分子Wq对CNlM别的抗干扰实验 对离子识别的受体来讲，抗干扰性能是一个非常重要的指标，为了研宄传感器分子Wq 对CNlM别的抗干扰性能，我们做了如下的抗干扰试验：将50倍当量的CNl卩入到Wq (c = 2. 0 X 10_5mol/L)的DMSCVH2O (2:8~3:7, V: V)混合体系中，溶液颜色退去。再将等量的F-， Cl_，Br_，Γ，Ac0_，H2P04_，HS04_，C10 4_，SCN-水溶液分别加入到上述体系中，此时溶液颜 色不再变化，这与只加入CN+时的比色荧光现象相同。选取荧光光谱中540 nm处荧光强度 数据作柱状图(见图3)。从图中可以清晰的看到，其它阴离子对Cf的识别没有干扰。因此， 传感器分子Wq可以单一选择性比色识别水中的Cf，且对其它阴离子有很好的抗干扰性。
[0012] 4.传感器分子Wq对CNlM别的最低检测限 4. 1传感器分子Wq对C『的紫外滴定 为了进一步探宄Wq对C『的识别机理，我们进行了紫外可见光谱（UV-vis)滴定实验移 取 2.5mL Wq (c = 2.0Xl(T5mol/L)的 DMS0/H20 (2:8~3:7，v:v)混合溶液于石英池中，用 累积加样法逐渐加入CN_。图4、图5分别为在Wq (c=2. 0 X 10_5mol/L)的MSCVH2O (3:7, V: V) 混合溶液中，累积加入CN_的紫外滴定图和在488 nm处的紫外吸收变化图。从图4、5可以 看出，随着Cf的加入，Wq在488nm和525nm处的特征吸收峰逐渐降低直至消失，325nm处 吸收峰逐渐上升。说明加入Cf离子之后紫外最大吸收波长紫移，主体的共轭体系减小。
[0013] 4. 2传感器分子Wq对CN _的荧光滴定 为进一步探宄传感器分子Wq对C^T的识别机理，我们进行了荧光发射光谱滴定实 验。移取 2.5mLWq (c = 2.0Xl(T5mol/L)的 DMS0/H20 (2:8~3:7，v:v)混合溶液于石英 池中，用累积加样法逐渐加入CN_。图6、图7分别是在Wq(c=2. OX 10_5mol/L)的DMSCVH2O (1:8~1:3. 5, v: v)混合溶液中，累积加入CN_的荧光滴定图和在540 nm处的荧光发射光谱 图。从图6、7可以看出，随着CN_的加入，在540m处的出现最大荧光发射峰并逐渐下降。说 明随着Cf的加入，由于CN-与主体发生了反应，导致主体的共轭体系减小，荧光逐渐减弱， 直至最后猝灭。
[0014] 4. 3传感器分子Wq对Cf紫外最低检测限的测定 图8为在DMS0/H20 (2:8~3:7, v:v)混合体系中488nm处主体和Cf离子在 0~0. 84 equiv.的紫外吸光度曲线。由此测得，传感器分子Wq对Cf紫外最低检测限为 2. 4Xl(T6mol/L〇
[0015] 4. 5传感器分子Wq对CPf焚光最低检测限的测定 图9在DMS0/H20( 2:8~3:7, V: V)混合体系中540nm处主体和离子在0~2· 46 equiv. 的荧光强度曲线。由此测得，传感器分子Wq对CN_荧光最低检测限达8. OOX 10 _7mol/L。
[0016] 5.传感器分子Wq的识别Cf的机理探宄 针对传感器分子Wq对CNlM别机理的探宄，我们通过紫外荧光光谱、红外光谱和1H NMR滴定表征方法进行了验证，紫外光谱上加入Cf离子后紫移，红外光谱上加入C^T离子 后荧光猝灭，说明加入Cf离子后主体的共轭体系减小；红外光谱图进一步表明：主体加入 CN+离子之后，在2358cm η处出现了新的的信号峰C = N峰，OH峰也消失；1H NMR滴定图进 一步表明：随着CPf的逐渐加入，苯环上的氢质子向高场移动，CH2上的氢质子向低场移动， 在8. 5ppm处的CH=N上的Hb质子峰消失，在10. 5ppm处OH上的H a质子峰消失，在4. Oppm 处的NH上的H。质子峰向高场移动，并且在6. 5ppm和2. 6ppm处出现新峰，分别为H 6和H d。 所以Wq对CN3只别的可能机理为：主体Wq与C『发生了加成反应，CNl卩成在CH=N上形成 N负离子，导致CH=N上的氢质子峰消失，在2. 6ppm处出现新峰Hd。继而N负离子和而-OH 上H原子形成氢键，凡质子消失，在6. 5ppm处出现新峰He。同样红外光谱在2358CHT1处出 现了新的的信号峰C = N峰，加成后的产物由于分子内形成了氢键导致-OH上