一种快速检测有机溶剂中微量水的比率型的荧光检测方法

1.本发明属于电化学检测方法技术领域，特别涉及一种快速检测有机溶剂中微量水的比率型的荧光检测方法。


背景技术：

2.在许多有机溶剂当中，水是常见的杂质。有机溶剂中少量的水含量就会对化学反应的产物、产率及反应的选择性造成很大影响，甚至会产生严重的事故危险。所以，对微量水的检测在化学和工业的多个领域都有重要意义。为此，建立操作简便、成本低廉、灵敏快速的有机溶剂中水含量测定方法成为了目标。
3.当前传统检测水含量的方法存在有反应速率慢，易受干扰，灵敏度不高，精密度差，试剂配制繁琐，检测操作复杂等缺点。


技术实现要素：

4.本发明针对现有技术检测有机溶剂中微量水的比率型方法使用成本高昂、需要专业的技术人员、检测过程复杂，且几乎都需要进行繁琐的前处理过程，操作费时，在样品的快检上并不具备优势的技术问题，发明一种快速检测有机溶剂中微量水的比率型的荧光检测方法，旨在得到一种用荧光法操作简单、成本低、灵敏、快速检测有机溶剂中微量水的方法。
5.为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
6.一种快速检测有机溶剂中微量水的比率型的荧光检测方法，包含以下操作步骤：
7.(1)芘衍生物荧光传感器储存液的制备：将1-芘甲醛溶于四氢呋喃溶液中，在室温条件下搅拌，使其完全溶解，加入水合肼，室温搅拌，将反应得到的产物减压抽滤，并用乙醚洗净，干燥，得到芘甲醛腙；取所得芘甲醛腙与4-叔丁基-2,6-甲酰基苯酚溶于四氢呋喃中，滴加冰乙酸，常温反应24小时，过滤，将滤液浓缩，并用柱层析法进行分离纯化，放置使溶剂挥发，最终得到芘衍生物固体；将芘衍生物固体溶于二甲基亚砜中，即配制得芘衍生物荧光传感器的储存液；
8.(2)标准溶液的配制：取一定量超纯水，加入乙腈，配得质量浓度为20％的乙腈储存液；取乙腈储存液(含水的乙腈储存液)，加入乙腈分别稀释，得到一系列水含量的乙腈标准溶液；按相同的方法制备相应水含量的n,n-二甲基甲酰胺、乙醇和甲醇的标准溶液；
9.(3)标准曲线的绘制：取步骤(1)中所得芘衍生物荧光传感器的储存液与步骤(2)所得乙腈溶液混合，在吸收波长为375～700nm范围内进行荧光发射光谱扫描，记录光谱，利用测得的荧光强度和水含量值绘制标准曲线，计算得出线性回归方程；在实际检测有机溶剂中水含量的过程中，将上述标准溶液替换成待测样，并进行荧光光谱扫描，记录光谱，将测得的相关荧光数据代入上述相应的线性方程中计算得出待测样中水的含量；
10.所述的线性方程为：
11.乙腈中水的标准曲线：440nm与390nm处的荧光强度比值与在0.2～4.0％和4.0～
10.0％范围内水的含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
440nm/390nm
＝0.4138+0.1618c1(0～4.0％，相关系数r2＝0.9960)，f
440nm/390nm
＝0.4638+0.3883c1(4.0～10.0％，相关系数r2＝0.9966)；其中f
440nm/390nm
为440nm与390nm处的荧光强度比值，c1为乙腈中水的含量，根据lod＝3sd/k，检出限为：0.0034％；
12.用相同的方法绘制n,n-二甲基甲酰胺、乙醇和甲醇中水含量的标准曲线，n,n-二甲基甲酰胺中水的标准曲线：389nm处的荧光强度与在0～2.5％的水含量呈良好线性关系，437nm处的荧光强度与在3.0～6.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
389nm
＝671.00-135.39c2(0～2.5％，相关系数r2＝0.9955)，f
437nm
＝201.25+204.08c2(3.0～6.0％，相关系数r2＝0.9975)；其中f
389nm
为389nm处的荧光强度，f
437nm
为437nm处的荧光强度，c2为n,n-二甲基甲酰胺中水的含量，其检出限为：0.046％；
13.乙醇中水的标准曲线：450nm处的荧光强度与在0～10.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
450nm
＝799.51+100.64c3(0～10.0％，相关系数r2＝0.9967)；其中f
450nm
为450nm处的荧光强度，c3为乙醇中水的含量，其检出限为：0.082％；
14.甲醇中水的标准曲线：456nm处的荧光强度与在0～8.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
456nm
＝1158.57+104.09c4(0～8.0％，相关系数r2＝0.9923)，其中f
456nm
为456nm处的荧光强度，c4为甲醇中水的含量，其检出限为：0.066％。
15.作为优选，步骤(1)中所述的1-芘甲醛的量为0.5756g(2.5mmol)，四氢呋喃的量为10ml。
16.作为优选，步骤(1)中所述的水合肼的体积百分数为25％，用量为4.85ml(25mmol)，1-芘甲醛和水合肼的物质的量比关系为1:10；1-芘甲醛与水合肼反应的时间为12小时。
17.作为优选，步骤(1)中芘甲醛腙和4-叔丁基-2,6-甲酰基苯酚的物质的量比关系为1:1.1；芘甲醛腙和4-叔丁基-2,6-甲酰基苯酚反应的时间为24小时。
18.作为优选，步骤(1)中所述的柱层析法的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，其体积比依次为16:1，12:1，10:1，8:1，6:1，4:1。
19.作为优选，步骤(1)中配制浓度为40μmol/l的芘衍生物荧光传感器的储存液。
20.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
21.本发明用于检测有机溶剂中微量水的荧光传感器为芘类衍生物，制备过程简单，同时检测有机溶剂中微量水的过程有操作简单、响应极快、灵敏度高、选择性好、成本低的优点。
附图说明
22.图1是本发明(1)制备所得芘衍生物生物固体的质谱图。
23.图2为本发明方法乙腈中水含量的荧光光谱图和标准曲线图；其中，a为不同水含量的乙腈在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图；b为在440nm和390nm处的荧光强度比值和与其对应含水量的标准曲线。
24.图3为n,n-二甲基甲酰胺中水含量的荧光光谱图和标准曲线图；其中，a为不同水含量的n,n-二甲基甲酰胺在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图；b为389和437nm处的荧光强度和对应含水量的标准曲线。
25.图4为乙醇中水含量的荧光光谱图和标准曲线图；其中，a为不同水含量的乙醇在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图；b为450nm处的荧光强度比值和对应含水量的标准曲线。
26.图5为甲醇中水含量的荧光光谱图和标准曲线图；其中，a为不同水含量的甲醇在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图；b为456nm处的荧光强度比值和对应含水量的标准曲线。
具体实施方式
27.下面结合附图具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。实施例中采用的原料、试剂若无特殊说明，皆为市售所得。
28.实施例1
29.一种快速检测有机溶剂中微量水的比率型的荧光检测方法，具体操作步骤如下：
30.(1)芘衍生物荧光传感器储存液的制备：将0.5756g(2.5mmol)1-芘甲醛溶于10ml四氢呋喃溶液中，在室温条件下搅拌，使其完全溶解，加入体积百分比25％的水合肼，用量为4.85ml(25mmol)，1-芘甲醛和水合肼的物质的量比关系为1:10，室温搅拌反应12小时，将反应得到的产物进行减压抽滤并用乙醚洗净，干燥，得到芘甲醛腙；取所得芘甲醛腙0.2441g(1.0mmol)与0.2268g(1.1mmol)4-叔丁基-2,6-甲酰基苯酚溶于10ml四氢呋喃中，滴加100μl冰乙酸，常温反应24小时，过滤，将滤液浓缩，并用柱层析法进行分离纯化，柱层析法的洗脱剂为石油醚和乙酸乙酯，其体积比依次为16:1，12:1，10:1，8:1，6:1，4:1，放置使溶剂挥发，最终得到芘衍生物固体；制备所得芘衍生物做质谱分析，结果如图1所示；将0.0864g芘衍生物固体溶于50ml二甲基亚砜中，得到4
×
10-3
mol/l芘衍生物溶液，取0.5ml芘衍生物溶液(4
×
10-3
mol/l)逐渐加二甲基亚砜稀释至50ml，配制浓度为40μmol/l的芘衍生物荧光传感器的储存液；溶剂二甲基亚砜和水的体积比为2:1；
31.(2)标准溶液的配制：取5ml的超纯水，逐渐加入20ml乙腈，即得水含量为20％的乙腈储存液，取乙腈储存液，加入乙腈分别稀释，定容得到水含量为0.2％，0.4％，0.8％，1.6％，2.0％，3.0％，4.0％，5.0％，6.0％，7.0％，8.0％，9.0％，10.0％，12.0％，16.0％，20.0％的乙腈标准溶液；按相同的方法制备相应水含量的n,n-二甲基甲酰胺、乙醇和甲醇的标准溶液；；
32.(3)标准曲线的绘制：使用960mc型的荧光分光光度计，光谱扫描参数设定如下：测量方式为波长扫描，扫描模式为发射模，激发波长为360nm，扫描速度为1000nm/min，扫描间隔为1nm，激发带宽、发射带宽为2nm；将步骤(1)中所得芘衍生物荧光传感器的储存液(40μmol/l)与步骤(2)所得乙腈溶液按体积比1:1混合，在吸收波长为375～700nm范围内进行荧光发射光谱扫描，记录光谱，利用在456nm处测得荧光强度值绘制标准曲线，计算得出线性回归方程，此时芘衍生物荧光传感器的浓度为20μmol/l，乙腈的含量分别为0.1％，0.2％，0.4％，0.8％，1.0％，1.5％，2.0％，2.5％，3.0％，3.5％，4.0％，4.5％，5.0％，6.0％，8.0％，10.0％，440nm与390nm处的荧光强度比值与在0～4.0％和4.0～10.0％范围内水的
含量呈良好线性关系，得到的线性回归方程分别为:f
440nm/390nm
＝0.4138+0.1618c1(0～4.0％，相关系数r2＝0.9960)，f
440nm/390nm
＝0.4638+0.3883c1(4.0～10.0％，相关系数r2＝0.9966)；其中f
440nm/390nm
为440nm与390nm处的荧光强度比值，c1为乙腈中水的含量，根据lod＝3sd/k，检出限为：0.0034％；
33.用相同的方法绘制n,n-二甲基甲酰胺、乙醇和甲醇中水含量的标准曲线。n,n-二甲基甲酰胺中水的标准曲线：389nm处的荧光强度与在0～2.5％的水含量呈良好线性关系，437nm处的荧光强度与在3.0～6.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
389nm
＝671.00-135.39c2(0～2.5％，相关系数r2＝0.9955)，f
437nm
＝201.25+204.08c2(3.0～6.0％，相关系数r2＝0.9975)；其中f
389nm
为389nm处的荧光强度，f
437nm
为437nm处的荧光强度，c2为n,n-二甲基甲酰胺中水的含量，其检出限为：0.046％；
34.乙醇中水的标准曲线：450nm处的荧光强度与在0～10.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
450nm
＝799.51+100.64c3(0～10.0％，相关系数r2＝0.9967)；其中f
450nm
为450nm处的荧光强度，c3为乙醇中水的含量，其检出限为：0.082％；
35.甲醇中水的标准曲线：456nm处的荧光强度与在0～8.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
456nm
＝1158.57+104.09c4(0～8.0％，相关系数r2＝0.9923)；其中f
456nm
为456nm处的荧光强度，c4为甲醇中水的含量，其检出限为：0.066％；测出样品的荧光强度代入图2-图5b线性方程；
36.在实际检测有机溶剂中的水含量过程中，直接将购买的乙腈(ar)、n,n-二甲基甲酰胺(ar)、95％乙醇(ar)、甲醇(ar)，作为待测样，取样品2ml；将步骤(3)中乙腈溶液替换成待测样，按照相同的操作，在波长375～700nm范围内进行荧光光谱扫描，记录光谱，将测得的相关荧光数据代入所得线性回归方程中，计算得出待测样中不同有机溶剂中水的含量，并计算其加标回收率，其结果如表1所示：
37.表1商品有机试剂中水含量加标回收测定结果
[0038][0039]
从表1可以看出，本次实际样品检测回收率在96.0～111.0％之间，说明本发明提出的有机溶剂中的水含量荧光检测方法具有很好的实用性和准确度。
[0040]
图1是本发明(1)制备所得芘衍生物生物固体的质谱图，从图1所示，在m/z＝433.19处出现质子峰，与m/z＝433.18的理论值相对应，说明步骤(1)成功合成出了芘衍生物。
[0041]
图2a为不同水含量的乙腈在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图。如图所示，随着乙腈中水含量的增加，440nm处的荧光发射峰逐渐增强，390nm处的荧光发射峰逐渐减弱；b为在440nm和390nm处的荧光强度比值和与其对应含水量的标准曲线；如图所示，在0～4.0％和4.0～10.0％范围内水的含量呈良好线性关系，得到的线性回归方程分别为:f
440nm/390nm
＝0.4138+0.1618c1(0～4.0％)，f
440nm/390nm
＝0.4638+0.3883c1(4.0～10.0％)。
[0042]
图3a为不同水含量的n,n-二甲基甲酰胺在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图。如图所示，随着n,n-二甲基甲酰胺中水含量的增加，437nm处的荧光发射峰逐渐增强，389nm处的荧光发射峰逐渐减弱；b为在437nm和389nm处的荧光强度与其对应含水量的标准曲线。如图所示，389nm处的荧光强度与在0～2.5％的水含量呈良好线性关系，437nm处的荧光强度与在3.0～6.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
389nm
＝671.00-135.39c2(0～2.5％，相关系数r2＝0.9955)，f
437nm
＝201.25+204.08c2(3.0～6.0％，相关系数r2＝0.9975)。
[0043]
图4a为不同水含量的乙醇在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图。如图所示，随着乙醇中水含量的增加，450nm处的荧光发射峰逐渐增强；b为在450nm处的荧光强度比值和与其对应含水量的标准曲线。如图所示，450nm处的荧光强度与在0～10.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
450nm
＝799.51+100.64c3。
[0044]
图5a为不同水含量的甲醇在芘衍生物荧光传感器溶液中的荧光光谱图；如图所
示，随着甲醇中水含量的增加，456nm处的荧光发射峰逐渐增强；b为在456nm处的荧光强度比值和与其对应含水量的标准曲线。如图所示，456nm处的荧光强度与在0～8.0％的水含量呈良好线性关系，计算得到标准曲线和线性方程，得到的线性方程分别为:f
456nm
＝1158.57+104.09c4。
[0045]
荧光检测法具有操作简单、成本低、响应快、反应时间短、重现性好等特点，可成为有机溶剂中微量水含量低成本、快速检测的一种可靠手段。
[0046]
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。