一种季铵盐类农药荧光探针及其制备方法和应用

本公开涉及荧光检测，特别涉及一种季铵盐类农药荧光探针及其制备方法应用。

背景技术：

1、目前环境污染问题是人们日益关注的热点问题，这要归结于环境污染可以对生态环境和人类健康产生直接影响。因此对于监控和检测痕量污染物是至关重要。

2、敌草快和百草枯都是季铵盐类除草剂，由于其为离子型农药，在体内具有吸收快、转移快的特点，并且对哺乳动物具有高毒性。由于缺乏有效的治疗手段，这类农药的中毒常常引起广泛关注。意外摄入季铵盐类除草剂后，农药分子会快速被人体吸收，并最终进入组织发挥毒性，因此，尽快诊断并采取洗胃、血液灌流等措施是十分必要的，这对于快速诊断中毒提出了很高要求。

3、另外，当前已经禁止对百草枯的使用，但敌草快仍然允许使用，由于百草枯除草剂效果优异，有人违规将其混入敌草快中，因此鉴别除草剂中的掺假问题也带来了对季铵盐类除草剂的检测需求。目前对于百草枯和敌草快的检测多使用大型仪器方法，是通过液相色谱-质谱连用的方式实现对百草枯和敌草快残留的检测，存在仪器昂贵，需要专业人员操作，检测时间长等问题。临床上使用连二亚硫酸钠比色法作为百草枯、敌草快中毒的快速检测方法，但这类方法存在检出限高、操作时间久和容易受到背景干扰等不足，并且当药物从血液快速进入组织后，这类方法无法再检出农药。所以对于敌草快和百草枯鉴别方法的开发工作是刻不容缓的，并且对于敌草快作为百草枯的催枯(主要)和除草市场的替代产品，其在农业上的使用使技术人员也要关注农药残留问题，因此也应对敌草快农药残留检测方法的开发。

技术实现思路

1、本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、为此，本公开第一方提供的一种季铵盐类农药荧光探针，是一种联苯胺双磺酸衍生物，其具有含有羰基、磺酸基等活性基团，能够与季铵盐类农药产生静电相互作用和氢键相互作用，实现对季铵盐类农药的快速荧光检测。所述季铵盐类农药荧光探针具有如下所示结构：

3、

4、本公开第二方面提供的上述季铵盐类农药荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

5、步骤一、将联苯胺双磺酸和三乙胺溶解在溶剂中，并在惰性气体保护下进行加热，得到均匀的溶液甲；

6、步骤二、向所述溶液甲中加入萘酐和苯甲酸，继续在所述惰性气体保护下进行加热，得到均匀的溶液乙；

7、步骤三、加入乙酸乙酯使所述溶液乙中的溶质析出，然后使用洗涤剂对析出的溶质进行冲洗和干燥，得到所述季铵盐类农药荧光探针。

8、在一些实施例中，所述溶剂选用间甲酚或对甲酚。

9、在一些实施例中，所述联苯胺双磺酸、所述三乙胺与所述溶剂的质量比为：1:1～5:5～25。

10、在一些实施例中，步骤一中的加热温度在60℃～100℃，加热时间在0.5h～4h。

11、在一些实施例中，所述惰性气体选用氮气、氦气或者氩气。

12、在一些实施例中，所述溶液乙、所述萘酐和所述苯甲酸的质量比为：1:0.2～1:0.3～1。

13、在一些实施例中，步骤二中的加热温度在120℃～200℃，加热时间在12h～48h。

14、在一些实施例中，所述洗涤液选用甲醇、乙醇、乙酸乙酯和乙腈中的任意一种或多种的混合物。

15、本公开第三方面提供的上述季铵盐类农药荧光探针在敌草快浓度荧光检测方面的应用，包括以下步骤：

16、将所述季铵盐类农药荧光探针溶解在水溶液中，加入含有不同浓度的敌草快的标准品溶液，得到多种标准液，并将未添加敌草快的季铵盐类农药荧光探针水溶液作为空白组、将添加有敌草快的季铵盐类农药荧光探针水溶液作为实验组，对每种标准液进行305nm的荧光激发，记录所有标准液的荧光光谱以及340nm和480nm处的荧光强度，将空白组在340nm和480nm处的荧光强度分别记为f0和f1，将实验组在340nm和480nm处的荧光强度分别记为f2和f3，根据y＝(f2-f0)/(f3/f1)随敌草快浓度x的变化关系拟合得到检测敌草快浓度的工作曲线；

17、将所述季铵盐类农药荧光探针溶解在水溶液中，加入含有敌草快的检测品提取液，得到样品，对所述样品进行305nm的荧光激发，将所述样品在340nm和480nm处的荧光强度f2和f3，以及空白组在340nm和480nm处的荧光强度f0和f1带入所述工作曲线中，得到所述样品含有的敌草快的浓度。

18、在一些实施例中，所述工作曲线的表达式为：y＝3614.1x+4.048。

19、在一些实施例中，所述季铵盐类农药荧光探针与水溶解时的质量比为1：2000～200000。

20、本公开第三方面提供的上述季铵盐类农药荧光探针在敌草快中掺杂百草枯的荧光检测方面的应用，包括以下步骤：

21、步骤1、分别确定用于测定敌草快浓度的工作曲线和用于测定百草枯浓度的工作曲线，其中，用于测定敌草快浓度的工作曲线具有两条，分别记为方程(1)和方程(2)，用于测定百草枯浓度的工作曲线记为方程(3)，确定步骤分别描述如下：

22、方程(1)和方程(2)的确定：将所述季铵盐类农药荧光探针溶解在水溶液中，加入不同浓度的敌草快原药稀释后的水溶液，得到多种第一标准液，并将未添加敌草快原药稀释液的季铵盐类农药荧光探针水溶液作为第一空白组、将添加有敌草快原药稀释液的季铵盐类农药荧光探针水溶液作为第一实验组，对每种第一标准液进行305nm的激发激发，记录所有第一标准液的荧光光谱以及340nm和480nm处的荧光强度，将第一空白组在340nm和480nm处的荧光强度分别记为f0和f1，将第一实验组在340nm和480nm处的荧光强度分别记为f2和f3，根据y＝(f2-f0)/(f3/f1)随敌草快浓度x的变化关系拟合得到检测敌草快浓度的第一工作曲线，记为方程(1)，同时根据y＝f3/f1随敌草快浓度x的变化关系拟合得到检测敌草快浓度的第二工作曲线，记为方程(2)；

23、方程(3)的确定：将所述季铵盐类农药荧光探针溶解在水溶液中，加入不同浓度的百草枯原药稀释后的水溶液，得到多种第二标准液，并将未添加百草枯原药稀释液的季铵盐类农药荧光探针水溶液作为第二空白组、将添加有百草枯原药稀释液的季铵盐类农药荧光探针水溶液作为第二实验组，对每种第二标准液进行305nm的激发激发，记录所有第二标准液的荧光光谱和480nm处的荧光强度，将第二空白组在480nm处的荧光强度记为f1，将第二实验组在480nm处的荧光强度记为f3，根据y＝f3/f1随百草枯原药稀释液浓度x的变化关系拟合得到检测百草枯浓度的工作曲线，记为方程(3)；

24、步骤2、样品中敌草快内掺杂百草枯的检测：将所述季铵盐类农药荧光探针溶解在水溶液中，加入待测的敌草快制剂，得到测试液，并将未添加待测的敌草快制剂的季铵盐类农药荧光探针水溶液作为第三空白组，对测试液和第三空白组进行305nm的激发激发，记录测试液在340nm和480nm处的荧光强度f2和f3，以及第三空白组在340nm和480nm处的荧光强度f0和f1，将y1＝(f2-f0)/(f3/f1)带入方程(1)中，得到测试液中敌草快的浓度x1，将x1带入方程(2)中，将得到的y值记为y理论，y理论表示未掺杂百草枯情况下的测试液在480nm处的荧光强度f3’与第三空白组在480nm处的荧光强度f1的比值，将测试液在480nm处的强光强度f3与第三空白组在480nm处的荧光强度f1的比值记为y实际；若y实际小于y理论，则判定待测的敌草快制剂内掺杂有百草枯，并将y＝y实际/y理论带入方程(3)中，得到百草枯的浓度；若y实际大于等于y理论，则判定待测的敌草快制剂内未掺杂百草枯。

25、在一些实施例中，所述方程(1)的表达式为：y＝3512.6x+1274.2；

26、所述方程(2)的表达式为：y＝0.9873e0.072x；

27、所述方程(3)的表达式为：y＝-0.0046x+0.9979。

28、在一些实施例中，所述季铵盐类农药荧光探针与水溶解时的质量比为1：2000～200000。

29、本公开的原理为：

30、本公开主要是通过联苯胺双磺酸、萘酐和三乙胺制备联苯胺双磺酸衍生物，将其作为季铵盐类农药荧光探针，并利用所制备的季铵盐类农药荧光探针对季铵盐类农药实现定量检测。其中，联苯胺双磺酸是广泛使用的化学染料，具有易于制取、水溶性好、电子密度高等优点，并且其具有磺酸基团可与阳离子发生相互作用，而两端的氨基则提供了可修饰的位点。苯甲酸常在酰胺化反应中起到了催化反应的作用，三乙胺作为缚酸剂加入到酸酐与氨基的反应中。萘酐是合成染料、颜料和荧光增白剂的重要原料，将萘酐与联苯胺双磺酸两端的氨基形成环内酰胺，可以为提供大共轭的刚性结构，改善了联苯胺双磺酸荧光性能不足的问题。因此本公开制备的季铵盐类农药荧光探针具有羰基、磺酸基等活性基团，使得所制备的季铵盐类农药荧光探针能够与季铵盐类农药产生静电相互作用和氢键相互作用，通过内滤效应和光致电子转移共同作用使得305nm激发光下季铵盐类农药荧光探针发射光荧光(480nm)淬灭，从而实现了联苯胺双磺酸衍生物作为荧光传感器对季铵盐类农药的高灵敏检测，并且结合敌草快自身荧光发射光(340nm)，随着敌草快浓度的增加，340nm处的荧光强度增大、480nm处的荧光强度减小，而随着百草枯浓度的增加，340nm和480nm处的荧光强度均减小，因此百草枯对于340nm和480nm处荧光强度的比值影响较小，而该比值与敌草快浓度存在线性关系，因此可以构建数学模型利用340nm和480nm的荧光强度来对两种农药浓度进行求解，具体过程是通过340nm和480nm处荧光强度的比值对敌草快进行求解，然后再计算百草枯的浓度，最终实现对于敌草快和百草枯的鉴别和分别定量检测，从而解决在敌草快中掺杂百草枯的检测问题。

31、本公开的有益效果为：

32、本公开以常见的有机小分子为原料，通过酰胺化反应合成了联苯胺双磺酸衍生物，且合成过程简单，原料易得成本低，合成的联苯胺双磺酸衍生物纯度较高，在水溶液中分散性良好，且易于储藏，适于大批量生产。

33、此外，将制得的联苯胺双磺酸衍生物作为荧光探针实现对季铵盐类农药的高灵敏检测。本方法主要依据季铵盐类农药与联苯胺双磺酸衍生物表面羰基、磺酸基产生静电相互作用，导致荧光传感器荧光淬灭，该传感器对季铵盐农药敌草枯的检测灵敏度高，检出限可达0.003mg/l，并在0.011mg/l-2mg/l范围内具有良好的线性关系。本方法在农药残留检测、环境污染物检测等领域具有广阔的应用前景。