一种检测有机溶剂中水含量的荧光试剂及其制备方法和检测方法

1.本发明属于有机分子荧光试剂技术领域，具体涉及一种检测有机溶剂中水含量的荧光荧光试剂及其制备方法和检测方法。


背景技术：

2.水是有机溶剂中常见的杂质，有机溶剂中含有水会影响反应速率及产率，对于有机合成实验过程会有很大的影响。例如：在有机合成实验中，有些反应需要在完全无水情况下进行，否则会影响反应甚至造成更加严重的后果，因此检测有机溶剂中水的含量是一项重要的任务。在医学领域，药剂中的微量水可能会导致药效的减弱，甚至引起不必要药物副作用；集成电路板的清洗通常用到高纯度的有机溶剂，微量水会影响线路板的性能。目前，有机试剂中的水含量的测定通常采用传统的卡尔-费希尔滴定法，但这种测定方法存在一些缺点，例如操作过程复杂，使用有毒的吡啶试剂。
3.近年来，由于荧光试剂的高效、灵敏、实时等性能，被科研人员广泛关注。到目前为止，对于试剂应用于有机溶剂中的水检测的研究较少，急需开发一种检测有机溶剂中水含量的新型荧光试剂，并开发一种快速、有效测定有机溶剂中水含量的方法。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是提供了一种检测有机溶剂中水含量的荧光试剂及其制备方法和检测方法，该荧光试剂能够快速、有效测定有机溶剂中水含量。
5.本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种检测有机溶剂中水含量的荧光试剂，其特征在于：所述荧光试剂为中性红衍生物，其对应的化学结构式为：。
6.本发明所述检测有机溶剂中水含量的荧光试剂的制备方法，其特征在于具体步骤为：将表面活性剂溶液和中性红溶液加到比色管中，混合后放置反应两天，比色管中有黑色物质生成，该黑色物质即为中性红衍生物，其中表面活性剂为十二烷基磺酸钠。
7.进一步限定，所述表面活性剂溶液中十二烷基磺酸钠浓度及中性红溶液中中性红浓度均为0.1mol/l，且表面活性剂溶液与中性红溶液的体积比为1:1。
8.本发明所述的荧光试剂检测有机溶剂中水含量的方法，其特征在于具体过程为：将中性红衍生物试剂作为荧光指示剂使用，检测环境为甲醇时，中性红衍生物在纯甲醇中发出橙黄色荧光，在水存在的条件下荧光减弱发出橙红色荧光，该荧光指示剂能够用于甲醇中水的检测；在水的滴定试验中，随着水的加入，荧光强度急剧下降，含水量与荧光强度之间存在线性关系，该荧光指示剂能够用于甲醇中水含量的检测；检测环境为乙醇时，中性红衍生物在纯乙醇中发出橙黄色荧光，在微量水存在的条件荧光峰强度发生变化，荧光强
度随着水的加入而降低，该荧光指示剂能够用于乙醇中水的检测；在水的滴定试验中，随着水的加入，在含水量与荧光强度之间存在线性关系，该荧光指示剂能够用于乙醇中水含量的检测；检测条件为丙酮时，在加入少量的水溶液颜色发生变化，该荧光指示剂能够用于比色法检测丙酮中的水含量。
9.基于上述实验结果，可以证明在甲醇、乙醇和丙酮中检测水的荧光指示剂是一类新型的高灵敏度的荧光传感分子。由于中性红衍生物对外部环境比较敏感，而水具有很强的极性，随着水的加入，中性红衍生物分子与水分子形成氢键，造成分子发生扭转，形成tict态，引起荧光峰位置红移以及荧光减弱或淬灭。
10.本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：本发明的试剂制备方法简单，试剂在质子型有机溶剂和非质子型有机溶剂中通过荧光变化或者溶液颜色变化从而检测水含量，该试剂及其研究为有机溶剂中水的检测应用奠定了理论基础，为新型水传感提供了新的思路和方法。
附图说明
11.图1是中性红衍生物的核磁氢谱图；图2是中性红衍生物的红外图；图3是中性红衍生物0-90%含水量的水/甲醇混合液中的荧光光谱图；图4是中性红衍生物的荧光峰强度与甲醇中水含量(v/v%)的函数关系；图5是中性红衍生物试剂0%-100%含水量的水/乙醇混合液中的荧光光谱图；图6是中性红衍生物4%-20%含水量的水/乙醇混合液中的荧光光谱图；图7是中性红衍生物0%-90%水/甲醇混合液在365nm紫外光下的颜色变化图；图8是中性红衍生物0%-100%水/乙醇混合液在365nm紫外光下的颜色变化图；图9为中性红衍生物在丙酮/水混合液在自然光下颜色变化图；图10为中性红衍生物在丙酮/水混合液在365nm紫外光下颜色变化图。
具体实施方式
12.以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
13.实施例1一种检测有机溶剂中水含量的荧光试剂的制备方法，包括以下步骤：配制浓度均为0.1mol/l的中性红溶液和十二烷基磺酸钠溶液，将其按照体积比1:1加入比色管中，放置两天后反应完全，此时比色管内出现黑色不溶于水的物质，用高纯水清洗并离心，重复4-5次后，将其放入烘箱内，温度设置为60℃，时间设置为48h，待中性红衍生物烘干后放入离心管内密封保存。氢谱图1所示，红外图2所示。1h nmr (600 mhz, dmso) δ 7.92 (d, j = 9.6 hz, 1h), 7.78 (s, 1h), 7.52 (dd, j = 9.6, 2.7 hz, 1h), 6.87 (s, 1h), 6.74 (s, 1h), 3.37 (d, j = 48.7 hz, 25h), 3.24 (s, 6h), 2.33 (s, 3h)。
14.实施例2在甲醇溶剂中，中性红衍生物试剂在甲醇中随水加入量的增加荧光谱图的变化。
15.称量中性红衍生物10mg于10ml容量瓶内，加入二氯甲烷溶解定容至刻度，配制成1mg/ml的待测液。取待测液50μl加入到10ml比色管中，配制成不同浓度的甲醇/水溶液，溶液颜色由黄色变成红色，在此范围内，水体积百分含量分别为0%，2%，5%，10%，20%，30%，50%，70%，80%，90%，测试其荧光性质。中性红衍生物/甲醇随水含量的增加荧光谱图和荧光强度的变化情况如图3和图4所示。图3是中性红衍生物含水量的水/甲醇溶液的荧光发射图像，激发波长为463nm。由图可以看出随着水的加入，荧光逐渐淬灭并且发射峰位置逐渐红移，当含水体积百分含量在2%-50%之间存在良好的线性关系，图7说明，随着水的加入，在365nm紫外光下，荧光颜色由橙黄色到无荧光颜色，说明该荧光试剂在检测水时是淬灭型荧光试剂。
16.实施例3在甲醇溶剂中，中性红衍生物随水含量增加荧光峰强度与甲醇中水含量(v/v%)的线性拟合函数。
17.取实施例1制备的中性红衍生物荧光溶于二氯甲烷中，制成1mg/ml的储备液，从储备液中取出50μl加入到10ml的比色管当中，分别取0ml、0.2ml、0.5ml、1.0ml、2.0ml、5.0ml、1.0ml、2.0ml、3.0ml、5.0ml去离子水加入到上述的10ml的比色管当中，配成体积百分含量为2%、5%、10%、20%、30%、50%的甲醇/水溶液，测试其荧光性质。图4随水含量增加荧光峰强度与甲醇中水含量(v/v%)的线性拟合函数曲线。如图3和图4所示，随着甲醇中的水体积百分含量从2%增加到100%时，荧光强度逐渐降低并伴随着荧光颜色从橙黄色变成橙红色的变化，当甲醇中含水体积百分含量在2%-50%范围内，水含量与荧光强度之间存在线性关系，相关系数r2＝0.9966，检测限为0.265%，检测范围为2%-50%，可用于甲醇中水的定量检测。
18.实施例4称量中性红衍生物10mg于10ml容量瓶内，加入二氯甲烷溶解定容至刻度，配制成1mg/ml的待测液。取待测液50μl加入到10ml比色管中，配制成不同浓度的乙醇/水溶液，在此范围内，水体积百分含量分别为0%，2%，5%，10%，20%，30%，50%，70%，80%，90%，100%，测试其荧光性质。中性红衍生物/乙醇随水含量的增加荧光强度的变化情况如图5所示。由图5可以看出，随着乙醇中含水量的增加，荧光峰强度开始下降，并且荧光发射峰的位置逐渐红移。图8可以看出，随着水的加入，在365nm紫外光下，荧光颜色由橙黄色变为红色到无荧光颜色，说明水的加入会导致荧光猝灭，可以检测乙醇中水含量。
19.实施例5在乙醇溶剂中，中性红衍生物随水含量增加荧光峰强度与乙醇中水含量(v/v％)的线性拟合函数。
20.取实施例1制备的中性红衍生物溶于二氯甲烷中，制成1mg/ml的储备液，从储备液中取出50μl加入到10ml的比色管当中，分别取0ml、0.2ml、0.5ml、1.0ml、2.0ml、3.0ml、5.0ml、7.0ml、8.0ml去离子水加入到上述的10ml的比色管当中，配成体积百分含量为0%、2%、5%、10%、20%、30%、50%、70%、80%的乙醇/水溶液，测试其荧光。图6是随水含量增加荧光峰强度的变化情况与乙醇中水含量(v/v%)的线性拟合函数曲线。如图6所示，随着乙醇中的水体积百分含量从5%增加到80%时，荧光峰强度逐渐降低，含水量和荧光峰强度之间存在线性关系，相关系数r2=0.9990，检测限是0.47%，检测范围为5%-80%；可以看出随着水的加入，荧光猝灭，该荧光试剂能够检测乙醇中的水含量。
21.实施例6在丙酮溶剂中，中性红衍生物随水含量增加丙酮/水混合溶液的颜色变化。
22.取实施例1制备的中性红衍生物溶于二氯甲烷中，制成1mg/ml的储备液，从储备液中取出100μl加入到10ml的比色管当中，分别取0ml、0.2ml、0.5ml、1ml、2.0ml、3.0ml、5.0ml、7.0ml、8.0ml、9.0ml去离子水加入到上述的10ml的比色管当中，配成体积百分含量为0%、2%、5%、10%、20%、30%、50%、70%、80%、90%的水/丙酮溶液，在自然光其365nm紫外灯下观察其荧光变化。从图9可以看出，在丙酮溶剂中加入2%的水即可引起溶液颜色变化，在自然光和365nm紫外灯下都能够明显看到颜色变化，说明可以在丙酮中利用比色法对水含量进行检测。
23.以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。