一种用于测定水环境中金属离子含量的化合物及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于金属离子含量检测的有机化合物，所述化合物以二亚乙基三胺为络合主干，把其中一个亚乙基和氨基芳香化，分别转化成邻苯二铵和苯胺，即苯胺基乙基邻苯二胺，然后再在三个氨基上联上不同络合基团，所形成系列有机化合物可以作为金属离子络合体。该络合体能与生成金属离子络合物，特别是镉、汞离子的络合物，形成络合物后会引起指示剂的颜色或荧光变化，从而检测到金属离子的含量。本发明的化合物既可以被应用到环境检测，又可以被应用到生物医学领域的检测。
【专利说明】一种用于测定水环境中金属离子含量的化合物及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种检测水环境中金属离子含量的化合物及其应用，尤其涉及一种可 用于检测水环境中镉和汞离子含量的有机化合物及其应用。
【背景技术】
[0002] 金属镉是非常重要的工业原料之一，大量用于冶金、电镀、电池和颜料工业。最近 几十年对镉矿的过度开采和使用以及不成熟的冶炼技术使镉金属变成对环境污染最严重 的重金属污染物之一，对自然水系的污染尤为严重，已经严重影响到人们的日常生活，例如 含镉大米已经在我国南方许多水稻种植区出现。我国在饮用水质质量标准也对镉金属含量 做了非常严格的规定。然而，极微量（大约0.1纳摩尔）的金属镉也是生命存在所必需的， 它的存在能够提高和加速生命体内的蛋白质的脱氧核糖核酸（DNA)的合成，因此准确测定 其含量显得格外重要。
[0003] 测定镉含量的通常方法有原子吸收光谱法、双硫腙分光光度法和电化学分析，然 而这些方法都要求非常复杂的大型仪器设备，不能满足快速、实地和在线的检测需求。正是 由于上述测试方法仪器贵重、耗时、步骤复杂，专业性强的劣势，荧光传感器检测金属离子 的方法以其灵敏、快速、容易小型化而越来越受到重视，并在近些年得到了较大的发展。
[0004] 由于镉和锌同属IIB族元素，化学性质极为相近，而且锌的自然丰度是镉的100 倍，所以对于镉荧光传感器而言，最大的技术挑战就在于对锌的络合选择性。虽然用于测定 镉含量的荧光传感器也有许多报道，但绝大部分传感器的络合基团本身对锌的选择性都不 好，必须通过双波长比例法或加入有机溶剂来改善它的选择性，而具有对锌高选择性的镉 突光传感器的报道却几乎没有。
[0005] 为克服现有技术中的缺陷，本发明公开了一种用于测定水环境中金属离子含量的 化合物及其应用。
【发明内容】
[0006] 本发明的一个目的提供了一种用于水环境中的金属离子含量检测的有机化合物， 能够通过肉眼可见或荧光检测方式实现对水环境中金属离子含量的高效检测，并且具有较 高的灵敏度和重现性。
[0007] 本发明的另一个目的是提供了一种用于水环境中的镉和汞离子含量检测的有机 化合物，解决了水含量检测中对锌离子的选择性不加的问题，实现了对锌离子络合的高选 择性。
[0008] 本发明的还一个目的是提供了一种能够多次使用的可逆的离子荧光探针，通过将 有机化合物固定在亲水高聚物上，解决了适用于各种环境中的离子浓度的连续检测问题。
[0009] 本发明第一方面提供一种用于金属离子含量检测的有机化合物，所述化合物包含 取代或未取代的苯胺基乙基邻苯二胺作为金属离子络合体，并在三个氨基引入各种取代 基，在三个芳香胺的任何一个对位，例如是苯胺或邻苯二胺的对位引入了生色基团或荧光 基团使其成为具有金属络合能力的变色或荧光指示剂。
[0010] 在本发明的实施方式中，所述化合物具有如下通式I的结构：
【权利要求】
1. 一种用于金属离子含量检测的有机化合物，其特征在于，所述的有机化合物具有如 下结构I:
其中^私独立地选自以下基团：
R5、R6、R7独立地选自以下基团： -H、-0R14、-COOR15、-C0R16、-CONHR 17、-N(R18)R19、C1-C6 的直链或支链烷基、C1-C6 的直 链或支链烷氧基、C3-C6的环烷基、卤素、C1-C6的卤代烷基、氰基、硝基、氨基、苯基、卤代苯 基、C1-C6的直链或支链烷基取代的苯基、生色基团、荧光基团； R5、R6、R7中至少有1个为生色基团或荧光基团； R8、R9、R1(l、Rn、R12和R 13独立地选自以下基团： -Η、-0R14、-COOR15、-C0R16、-CONHR 17、-N(R18)R19、C1-C6 的直链或支链烷基、C1-C6 的直 链或支链的烷氧基、C3-C6的环烷基、卤素、C1-C6的卤代烷基、氰基、硝基、氨基、苯基、卤代 苯基、C1-C6的直链或支链烷基取代苯基。 其中所述的R14、R15、R16、R17、R 18、R19独立地选自H、C1-C6的直链或支链烷基、C1-C6的 直链或支链的烷氧基、C3-C6的环烷基。
2. 权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述生色基团选自：
其中R2Q选自-H、_0H、C1-C6的直链或支链烷基、C1-C6的直链或支链烷氧基、C3-C6的 环烷基、卤素、C1-C6的卤代烷基、氰基、硝基、氨基；R21、R22选自H、C1-C6的直链或支链烷 基、C1-C6的直链或支链烷氧基、C3-C6的环烷基； 所述的荧光基团选自：
其中馬3、1?24、1?25、1?26、1? 27、1?28、1?29、1?3(|、1?31独立地选自-!1、-0!1、(：1-06的直链或支链烷基、 C1-C6直链或支链烷氧基、C3-C6的环烷基、齒素、C1-C6的齒代烷基、氰基、硝基、氨基。
3. 权利要求2所述的有机化合物，其特征在于，所述的R2(l选自-H、-0H、C1-C4的直链烷 基、C1-C4的直链烷氧基、C3-C6的环烷基、氟、氯、溴、碘、氰基、硝基、氨基；所述的R 21、R22独 立地选自H、C1-C4的直链烷基、C1-C4的直链烷氧基、C3-C6的环烷基；所述的R 23、R24、R25、 R26、R27、R28、R29、R3(i、R 31独立地选自-H、-OH、C1-C4的直链烷基、C1-C4的直链烷氧基、C3-C6 的环烧基、氟、氯、溴、碘、氰基、硝基、氨基。
4. 权利要求1-3任一项所述的有机化合物，其特征在于，所述的R8、R9、R1Q、R n、R12和R13 独立地选自以下基团：-H、Cl-C4的直链烷基、C1-C4的直链烷氧基、C3-C6的环烷基、氟、氯、 溴、碘、氰基、硝基、氨基、苯基。
5. 权利要求1-3任一项所述的有机化合物，其特征在于，所述的R6、R7独立地选自以下 基团：-H、-0R 14、-C00R15、-C0R16、-C0NHR17、-N(R 18)R19、Cl-C4 的直链烷基、C1-C4 的直链烷氧 基、C3-C6的环烧基、氣、氣、漠、鹏、氛基、硝基、氣基、苯基；R5为生色基团或突光基团； 其中所述的R14、R15、R16、R17、R 18、R19独立地选自H、C1-C4的直链烷基、C1-C4的直链烷 氧基、C3-C6的环烷基。
6. 权利要求1所述的有机化合物，其特征在于，所述的有机化合物选自
7. 权利要求1-6任一项所述的有机化合物，其特征在于，所述的金属离子为汞离子或 镉尚子。
8. -种用于水环境中金属离子含量检测的产品，其特征在于，所述的产品由权利要求 1-7中任一项所述的有机化合物和亲水高聚物制备而成。
9. 权利要求8所述的用于水环境中金属离子含量检测的产品，其特征在于，亲水高聚 物为氨基纤维素或水凝胶。
10. -种用于水环境中金属离子含量检测的荧光探针，其特征在于，所述的产品由权利 要求1-7中任一项所述的有机化合物加入水凝胶涂布成薄膜制备得到。
11. 权利要求1-7中任一项所述的有机化合物在水环境中金属离子含量检测中的应 用。
12. 根据权利要求11所述的应用，其特征在于，所述金属离子选自镉离子或汞离子。
【文档编号】G01N21/78GK104292204SQ201410452236
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】何华瑞 申请人:苏州福来兹检测科技有限公司