一种检测微量Zn2+或F-的紫外比率吸收光谱分析法
【专利摘要】本发明一种检测微量Zn2+或F-的紫外比率吸收光谱分析法属分析化学领域。用1,5-二(7-羟基-8-香豆素亚甲基)-二氨基脲，简写为s3，为检测微量Zn2+或F-的试剂。在DMF（N,N-二甲基甲酰胺）/H2O（2/3，v/v）溶液中，测定Zn2+时，在360nm和310nm处形成比率吸收，在338nm处有等吸收点；测定F-时，在400nm和310nm处形成比率吸收，在354nm处有等吸收点。检测Zn2+或F-的浓度线性范围均为两个数量级，检测限低至10-7mol·L-1。试剂s3的制备方法是以7-羟基香豆素和碳酰肼为原料，在碳酰肼的两端连接8-甲酰基-7-羟基香豆素得到。结构式为：
【专利说明】-种检测微量Zn2+或F-的紫外比率吸收光谱分析法
【技术领域】
[0001] 本发明属分析化学领域，具体地说是一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱 分析法。
【背景技术】 [0002] ：比率吸收测定技术是紫外吸收光谱分析中的一个重要方法，是指采用 具有比率吸收性能的探针试剂在独立状态下最大吸收波长处的吸光度和与待测物反应后 在另一最大吸收波长处的吸光度的比值作为检测信号来检测物质的一种方法。由于比率吸 收探针试剂以同样环境下测定的两个最大吸收波长处吸光度的比值作为信号参量，若有影 响则两处吸光度都会发生同样的变化，误差相互抵消，比值基本不受影响，结果得到修正， 所以通过比率吸收探针试剂的应用能减少因探针浓度、样品及设备等因素引起的数据失 真，而得到更准确的结果是非常有意义的，同时也提高了选择性、灵敏度、动态响应范围等。 与在单一波长吸收强度的变化相比，利用不同波长吸收的比率变化而具备更高的稳定性和 准确度。对单一波长的探针而言，在实际应用中会受到探针自身浓度、测试条件、光源强度 波动及仪器敏感性等因素的影响，降低了测定的准确度。而关于对比率吸收测定技术的相 关报道是极为罕见的。
[0003] 锌是生命体系中继铁之后的第二富集金属，成年人体中含有2?3g锌。人们已经 认识到锌在生命过程中起着十分重要的作用，例如在酶的合成和神经传递、蛋白质结构和 功能等方面都与锌的存在密切相关，锌还影响人的免疫功能和学习记忆能力等。在许多生 理过程中起着重要作用。同时，锌离子对环境的影响也引起了人们普遍重视。因此，开发有 效的锌离子检测方法，对于生命科学、医学和环境等领域的相关研究有重大意义。目前，尽 管有很多关于检测锌离子的报道，但也存在一些问题，如灵敏度较低、选择性不高等缺陷。 而利用紫外比率吸收方法来检测锌离子具有高灵敏度、高选择性等优点。
[0004] 氟离子是人体内重要的微量元素之一，对人体的健康至关重要，它能有效预防龋 齿，提高骨密度，在治疗骨质疏松方面有广泛的应用；同时，临床医学研究表明，一次大剂量 的摄入或长期少量的摄入氟离子，将导致人体胃、肾功能的损伤以及引起骨骼氟中毒等。氟 离子的含量对环境如人类赖以生存的淡水环境会产生重要的影响，无论从人体健康还是环 境保护方面考虑，氟离子的检测都具有重要意义。与传统的氟离子检测手段如离子色谱法 相比，紫外比率吸收方法具有检测方便、灵敏度高、动态响应范围宽等优势。
【发明内容】
[0005] ：本发明的目的在于研究一种能高灵敏、高选择性和高稳定性的检测微 量Zn2+或Γ的新方法。本发明的目的通过发明人研制合成的新显色试剂，采用比率吸收光 度法对Zn 2+或Γ进行检测。
[0006] 本发明一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法，是用化学名称为 1，5-二（7-羟基-8-香豆素亚甲基）-二氨基脲的化合物，简写为S3,作为紫外光谱比率吸 收法用于检测微量Zn 2+或F_的试剂；（1)试剂s3在DMF (N，N-二甲基甲酰胺）/H20 (2/3， v/v)溶液中作为紫外光谱比率吸收检测微量Zn2+的试剂，测定Zn2+时，在360nm和310nm 处形成比率吸收，在338nm处有等吸收点，在Zn 2+ -定浓度范围内，360nm和310nm处吸光 度比值与Zn2+浓度成线性关系，用比率吸光度法测定Zn 2+ ; (2)试剂s3在DMF溶剂中作为 紫外光谱法比率吸收检测微量F_的试剂，测定F_时，在400nm和310nm处形成比率吸收，在 354nm处有等吸收点，在F_ -定浓度范围内，400nm和310nm处吸光度比值与F_浓度成线性 关系，用比率吸光度法测定Γ。
[0007] 上述的一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法是（1)测定Zn 2+时其 它共存金属离子：Li+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Ba 2+，Sr2+，Hg2+，Co2+，Ni2+，Cu 2+，Cd2+，Pb2+，Ag+，Al3+， Fe3+，Cr3+之一，在浓度与Zn2+浓度相当时，不干扰Zn 2+的测定；（2)测定F-时，其它共存阴 离子：Cl-，Br_，Γ，HSCV，Ac0_，NO，，C104_，PF 6_，H2P04-，PF6_，在浓度与 F-浓度相当时，不干扰 F的测定。
[0008] 上述的一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法是（1)试剂S3作为紫 外光谱比率吸收法检测微量Zn 2+，检测的浓度线性范围为2. OX 10_7~2. 2X 10_5 mol · Γ1，检 测限低至1〇_7 mol · Γ1 ; (2)试剂s3作为紫外光谱比率吸收法检测微量Γ，检测的浓度线 性范围为4· 0ΧΚΓ7?1. 0Xl(T5mol · ΙΛ检测限低至ΚΓ7 mol · L'
【权利要求】
1. 一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法，其特征是用化学名称为 1，5-二（7-羟基-8-香豆素亚甲基）-二氨基脲的化合物，简写为s3,作为紫外光谱比率吸 收法用于检测微量Ζη 2+或F_的试剂；（1)试剂s3在DMF (Ν，Ν-二甲基甲酰胺）/Η20 (2/3， ν/ν)溶液中作为紫外光谱比率吸收检测微量Ζη2+的试剂，测定Ζη2+时，在360nm和310nm 处形成比率吸收，在338nm处有等吸收点，在Zn2+ -定浓度范围内，360nm和310nm处吸光 度比值与Zn2+浓度成线性关系，用比率吸光度法测定Zn 2+ ; (2)试剂s3在DMF溶剂中作为 紫外光谱法比率吸收检测微量F_的试剂，测定F_时，在400nm和310nm处形成比率吸收，在 354nm处有等吸收点，在F_ -定浓度范围内，400nm和310nm处吸光度比值与F_浓度成线性 关系，用比率吸光度法测定Γ。
2. 根据权利要求1所述的一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法，其特征 是（1)测定 Zn2+ 时其它共存金属离子：Li+，Na+，K+，Mg2+，Ca2+，Ba2+，Sr 2+，Hg2+，Co2+，Ni2+，Cu2+， Cd2+，Pb2+，Ag+，Al3+，Fe3+，Cr 3+之一，在浓度与Zn2+浓度相当时，不干扰Zn2+的测定；（2)测定 F-时，其它共存阴离子：Cl-，Br_，Γ，HS04_，AcO-，NO，，C104_，PF 6_，H2P04-，PF6_，在浓度与 F-浓 度相当时，不干扰Γ的测定。
3. 根据权利要求1所述的一种检测微量Ζη2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法， 其特征是（1)试剂s3作为紫外光谱比率吸收法检测微量Ζη2+，检测的浓度线性范围为 2. ΟΧ 10_7?2. 2Χ 10_5 mol · ΙΛ检测限低至10_7 mol · Ι71 ; (2)试剂s3作为紫外光谱比率吸 收法检测微量F_，检测的浓度线性范围为4. 0X 10_7?1. OX 10_5 mol · Γ1，检测限低至10_7 mo 1 · L 1。
4. 根据权利要求1所述的一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法，其特征 是所述试剂s3化学结构式为 ： 分子式：c21h14n4o7
分子量：434. 09 熔点：大于300°C溶解性：微溶于氯仿、二甲亚砜、N，N-二甲基甲酰胺等，不溶于乙醇， 光谱性质：在N，N-二甲基甲酰胺（DMF)溶液与水的混合溶剂（v/v，2/3)中的荧光激发波长 是310nm，发射波长是454nm，紫外吸收波长是310nm。
5. 根据权利要求4所述的一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法，其特 征是所述试剂s3的制备方法为以7-羟基香豆素为原料，以二氯甲烷为溶剂，用乙酸酐对 7_羟基香豆素中7-位的羟基进行保护得到7-乙酰氧基香豆素后，以三氟乙酸为催化剂和 溶剂，与六次甲基四胺反应，合成得到中间体8-甲酰基-7-羟基香豆素；再由中间体8-甲 酰基-7-羟基香豆素与碳酰肼在乙醇溶液中反应合成得到对称构型的香豆素荧光试剂s3 : 1，5-二（7-羟基-8-香豆素亚甲基）-二氨基脲，合成路线如下：
6.按照权利要求5所述的一种检测微量Zn2+或Γ的紫外比率吸收光谱分析法，其特征 是探针试剂s3合成工艺条件为： (1) 7-乙酰氧基香豆素的合成 Ν2保护下，三口烧瓶中加入7-羟基香豆素，二氯甲烧，乙酸酐，吡陡，摩尔比按7-羟基 香豆素：乙酸酐=1:2~2. 5,室温搅拌反应，滤液减压蒸馏除去溶剂，用水溶解后用乙酸乙酯 萃取，饱和食盐水洗涤，硫酸钠干燥，过滤，柱层析纯化制得7-乙酰氧基香豆素： 反应温度：室温 反应时间：12h 反应溶剂：二氯甲烷 洗脱剂：氯仿 (2) 中间体8-甲酰基-7-羟基香豆素的合成 N2保护的冰浴下，三口烧瓶中加入7-乙酰氧基香豆素，三氟乙酸，搅拌，待温度降至 0°C时，加入六次甲基四胺，摩尔比按7-乙酰氧基香豆素：六次甲基四胺=1:1. 5~1. 8,回 流，减压蒸馏除去溶剂，加入水升温至60°C搅拌，过滤，滤液用氯仿萃取，饱和食盐水洗涤， 干燥，过滤，减压蒸馏除去溶剂，将所有沉淀部分柱层析纯化得到中间体8-甲酰-7-羟基香 豆素： 反应温度：回流 反应时间：8 h 反应溶剂：三氟乙酸 洗脱剂：氯仿/甲醇（v/V =100/1) (3) 1，5-二（7-羟基-8-香豆素亚甲基）-二氨基脲 N2保护下，三口烧瓶中加入8-甲酰-7-羟基香豆素，无水乙醇，碳酰肼，摩尔比按8-甲 酰-7-羟基香豆素：碳酰肼=1:0. 4、. 6,回流，过滤，用氯仿和甲醇重结晶得到乳白色固体 1，5-二（7-羟基-8-香豆素亚甲基）-二氨基脲： 反应温度：回流 反应时间：5 h 反应溶剂：乙醇。
【文档编号】G01N21/33GK104122222SQ201410385242
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】李丽, 牟兰, 曾晞, 沈韵 申请人:贵州大学