一种新型小分子氰基比色及荧光增强型探针的制作方法

本发明涉及一类检测氰基的光学探针，尤其是在DMF溶液中氰基遇到该探针产生的现象是肉眼可以观察到的。

背景技术：

在所有的阴离子中氰基毫无疑问是最具有毒性的，人体摄入氰基的致死量是0.5-3.5mg/Kg.但是氰基又被广泛的应用于化学化工的各个领域，包括黄金开采，电镀，冶金等。因此我们迫切的要求，寻找一种有效的方法对氰化物进行高选择性和高灵敏度的检测。现今有多种方法检测离子，包括荧光分光光度计法，紫外可见分光光度计法，原子吸收/发射法，等离子体-质谱法，电化学方法等。其中有机化合物作为离子探针，用紫外可见分光光度计和荧光分光光度计探测离子，与其它检测技术相比，价格低廉，操作简单，灵敏快速，在多种离子的检测中均有应用。

在2012年Yan-Duo Lin等人在基于三苯胺醛衍生物的基础上开发了一种CN^-探针，当该探针的H₂O/THF (40:60, v/v)溶液中加入CN^-在紫外可见光谱中随着CN^-量的增加吸光度逐渐向377nm处发生蓝移。同时在荧光光谱中475nm处有了明显的增强，当CN^-加入到该小分子探针的溶液中时，溶液由原来的棕色变为无色。该探针对CN^-的检出限为6.6 × 10⁻⁵M。

2015年陈亚斌等人在基于三唑醛的基础上开发了一种CN^-探针。当该探针的DMSO溶液中加入CN^-在紫外可见光谱中随着CN^-量的增加261nm处吸光度逐渐降低333nm处吸光度逐渐增加。同时在荧光光谱中449nm处有了明显的增强，当CN^-加入到该小分子探针的溶液中时，紫外灯下溶液由原来的没有荧光变为蓝色荧光。该探针对CN^-的检出限为1.43 × 10⁻⁶ M。

本发明将M1对氰基的特定识别作用可实现对氰基的快速即时性检测。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种氰基比色及荧光增强型探针，该探针制备方法简单、成本低，且对氰基选择性好、响应快、灵敏度高。

技术方案：一种新型小分子氰基比色及荧光增强型探针，其特征在于：化合物名称为2,2'-二(2-苯基-1,2,3-三唑基-4-亚氨基)二苯二硫醚（M1）。

上述M1化合物的制备方法包含了2个基本步骤：①用2-苯基-1,2,3-三唑基-4-甲醛与2,2'-二氨基二苯二硫醚对目标分子M1进行合成；② 运用柱层析技术对目标分子M1分离提纯。

M1检测氰基具体步骤如下：

①配制1×10^-3摩尔/升M1的DMF溶液；② 取100微升上述DMF溶液加入到比色皿中，使其浓度为1×10^-5摩尔/升，搅拌一分钟，测试其紫外及荧光信号；

化合物M1用于氰基检测的具体步骤如下：

①在DMF溶剂体系配制浓度为1×10^-5摩尔/升的M1溶液，并记录其紫外和荧光光谱；②向1所述的M1溶液中加入氰基水溶液，搅拌一分钟，通过记录其紫外和荧光光谱就可以对氰基进行识别，且能够根据光谱的变化程度定量氰基的浓度。

化合物M1用于氰基裸眼检测的具体步骤如下：

①在西林瓶中使用DMF溶剂配制浓度为1×10^-5摩尔/升的M1溶液2毫升；②分别向其中加入2微升1×10^-1摩尔/升氰基水溶液，搅拌一分钟，对比其颜色及荧光变化情况。

该氰基比色探针的检测原理：利用这种小分子的席夫碱C=N键与氰基发生亲核加成反应，使得M1的共轭性发生改变，从而使得溶液的颜色及荧光发生改变。

技术优点：

①M1分子是以比色法与荧光信号开启的方式实现对氰基的检测；② 检测过程中所需用到的配套材料来源丰富，成本低廉且易于实施；③M1分子在DMF溶剂体系中无色，加入氰基后变为黄色且荧光增强，可以通过荧光和比色两种方式检测；④该探针具有较高的检测灵敏度、选择性和快速检测能力。

附图说明

图1. 实施例2中，M1分子在DMF溶液中不同阴离子的紫外和荧光光谱图。

图2. 实施例3中，随着氰基水溶液的加入，M1分子在溶剂中的紫外光谱滴定图。

图3. 实施例4中，M1分子紫外光谱对氰基的响应时间图。

图4. 实施例5中，M1分子在DMF中对各种阴离子（水溶液）的抗干扰性紫外光谱图。

图5. 实施例6中，M1分子在DMF中对各种阴离子（水溶液）在365纳米紫外灯照射下的裸眼识别图。

图6. 实施例7中，M1比色探针在加氰基前后的红外及核磁滴定对比图。

图7. 实施例8中，M1比色探针在加氰基前后的颜色对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明并不限以下实施例。

实施例1、M1分子的制备：

称取2-苯基-1,2,3-三唑基-4-甲醛(1毫摩尔)和2,2'-二氨基二苯二硫醚(0.5毫摩尔)置于反应瓶中，5毫升无水乙醇和三滴冰乙酸，回流30分钟；冷却到室温，过滤得粗产物，洗涤，色谱柱纯化，浓缩，50 ℃真空干燥后得到白色固体，产率98%。FT-IR (KBr) cm-1: 3054.33, 1628.43, 1599.54, 1495.09, 1367.22, 752.14. ¹H NMR (400 MHz, 氘代氯仿): δ = 8.74 (2 H, s), 8.44 (2 H, s), 8.12 - 8.15 (4 H, m), 7.68 - 7.70 (2 H, m), 7.51 - 7.55 (4 H, m), 7.39 - 7.43 (2 H, m), 7.21 - 7.26 (4 H, m) 7.10 - 7.12 (2 H, m). ¹³C NMR (100 MHz, 氘代氯仿): δ = 150.76, 148.29, 147.48, 139.55, 135.25, 132.24, 129.53, 129.42, 128.12, 127.68, 127.17, 126.26, 119.50, 119.10, 117.21. HRMS(ESI) ：C₃₀H₂₂N₈S₂ (M1) 计算值: 559.1487 [M+H]⁺; 实测值: 559.1483 [M+H]⁺。

实施例2、滴定实验：

将M1配制成1×10^-3摩尔/升的DMF溶液，取100微升加入到DMF溶剂2毫升的比色皿中使其浓度为1×10^-5摩尔/升，搅拌一分钟。再将依次将2微升1×10^-3摩尔/升不同阴离子水溶液加入其中至上述溶液中，测试（如图1所示）紫外和荧光光谱的变化。

实施例3、滴定实验：

将M1配制成1×10^-3摩尔/升的DMF溶液，取100微升加入到DMF溶剂2毫升的比色皿中使其浓度为1×10^-5摩尔/升，搅拌一分钟。再将递增浓度的氰基水溶液滴加至上述溶液中，直至紫外强度达到平台；测试数据（如图2所示）表明随着氰基的加入，M1的紫外光谱中心约404纳米处的发射峰逐渐增强，其最低检测限为1.11×10^-6 M。

实施例4、M1探针对氰基响应时间实验：

将M1配制成1×10^-3摩尔/升的DMF溶液，取100微升加入到DMF溶剂2毫升的比色皿中使其浓度为1×10^-5摩尔/升，搅拌一分钟，并记录其紫外及荧光光谱；然后向比色皿中分别滴加2微升1×10^-1摩尔/升的氰基水溶液，记录M1的紫外及荧光光谱随时间的变化；测试结果（如图3所示）表明M1分子对氰基的响应时间小于1分钟。

实施例5、不同阴离子的选择干扰性实验：

将M1配制成1×10^-3摩尔/升的DMF溶液，取100微升加入到DMF溶剂2毫升的比色皿中使其浓度为1×10^-5摩尔/升，搅拌一分钟。然后向比色皿中分别滴加2微升1×10^-1摩尔/升的阴离子（ CO₃^2-, HSO₄^- , OH^-, F^-, Br^-, I^-, H₂PO₄^-, HPO₄^2-, SCN^-, Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-, AcO^-, S^2- ）水溶液，分别记录不加阴离子和加入阴离子以及加入阴离子后再加入2微升1×10^-1摩尔/升的氰基水溶液的紫外发射光谱；测试数据（如图4所示）表明只有当加入的阴离子是氰根时紫外光谱强度才会显著增强，而加入其他除氰基外的阴离子时发射光谱则没有明显的变化；当加入阴离子后再加入氰基时紫外光谱都出现明显变化，说明此化学传感器有较高的选择性和抗干扰性。

实施例6、裸眼识别实验：

在西林瓶中用DMF溶剂体系配制浓度为1×10^-5摩尔/升的M1溶液2毫升；分别向其中加入2微升1×10^-1摩尔/升的阴离子（CO₃^2-, HSO₄^- , OH^-, F^-, Br^-, I^-, H₂PO₄^-, HPO₄^2-, SCN^-, Cl^-, NO₃^-, SO₄^2-, AcO^-, S^2- ）水溶液和氰基水溶液，并将这些溶液搅拌一分钟，在手提式紫外灯365nm灯光照射下对比其荧光变化；测试数据（如图5所示）表明只有当加入的离子是氰基时发射光强度才会显著增强。

实施例7、检测机理验证实验：

称取M1( 0.05毫摩尔)和四丁基氰化胺（ 0.10毫摩尔）加入到二氯甲烷，室温下搅拌5分钟，去除溶剂，50℃真空干燥过夜，测试产物和M1分子的红外光谱及核磁氢谱；测试结果（如图6所示）表明加入氰基后红外光谱上M1分子的席夫碱C=N键 特征峰消失，出现了新的-CN峰，核磁氢谱上M1分子的CH=N键 特征峰消失，出现了新的峰，这说明氰基和C=N键发生了作用。

实施例8、M1探针对氰基响应的比色实验

在西林瓶中用DMF溶剂体系配制浓度为1×10^-5摩尔/升的M1溶液2毫升；分别向其中加入2微升和10微升1×10^-1摩尔/升的氰基水溶液，将这些溶液放置一分钟可以看到（如图7所示）当氰基加入到M1中时，溶液由无色变为黄色，且颜色的深度与氰基加入的量有关。