[发明专利]一种比色识别铜离子的方酸菁类化学传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明具体涉及一种比色识别铜离子的方酸菁类化学传感器及其制备方法，属于化学分析测试技术领域。

背景技术

近年来,生物体内和环境中金属离子,尤其是过渡金属离子的检测和识别引起了人们的广泛关注。而铜离子,作为人体生命活动过程中一种重要元素,其在水溶液中的定向检测和识别更是受到了极大的关注。铜是维持生物体正常生命活动不可缺少的必需微量元素之一,它的含量虽然很少,但起着非常重要的作用。当机体内铜离子浓度超出或低于细胞所需的浓度范围时就会扰乱生命系统的正常活动而使细胞中毒,从而引起严重的铜代谢障碍疾病,比如肝豆状核变性疾病,阿耳茨海默氏早老性痴呆病，Menkes综合症等。环境中微量的铜离子污染,可以通过生物链作用而产生富集，当人饮用或食用受铜离子污染的水和食物,导致体内铜离子含量过高时,便会引发各种不治之症。因此,就有必要对自然环境和生物体内的铜离子进行检测。

设计与合成对铜离子具有选择性识别功能的化学传感器近年来备受关注，已经成为化学科学、环境科学和生命科学等领域的研究热点。中国专利CN101446547A发明了一种铜离子荧光探针，是将聚乙烯亚胺配制成聚乙烯亚胺水溶液，再在聚四氟乙烯内衬的反应器中反应，蒸出溶剂后得到黄色粘稠液体，反应需加入过硫酸铵、过氧化氢、过乙酸、碘酸等物质作为氧化剂，反应条件要求复杂，反应温度高，得到的粘稠液体不易存放和携带。中国专利CN101261228A发明的铜离子荧光探针的制备相对复杂，而且只有荧光增强，并无颜色变化，判别识别不明显，不利于实际应用。

方酸菁是由方酸与富电子芳基化合物或胺类化合物缩合生成的1,3-二取代衍生物。该类化合物的显著特征是在可见光至红外光区有狭窄而强的吸收带和较高的量子产率，这种光电特性主要来源于分子内强烈的供体-受体-供体（donor-acceptor-donor）间的电荷迁移作用。近年来，方酸菁类化合物以其优异的光学性能、良好的光稳定性备受青睐，成为功能性染料研究的热点之一。此外，方酸菁化合物对介质较为敏感，在不同溶剂中，其光学性能差别很大，并且与某些化合物作用后其自身颜色能够发生明显变化，是构筑化学传感器的理想材料。

本发明所涉及的一种比色识别铜离子的方酸菁类化学传感器，合成方法简单，反应条件容易控制，通过简单的处理就能够得到纯的产物，此外作为铜离子识别的化学传感器，方酸菁具有灵敏度高，选择性好等优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种选择性好的方酸菁类铜离子比色识别化学传感器，并提供一种合成方法简单，生产成本低的该类化学传感器的制备方法。

为实现本发明目的，技术方案如下：

一种用于比色识别铜离子的方酸菁类化学传感器，其具有对称结构的2,3,3-三甲基吲哚类方酸菁化合物，其结构式下式所示：

式中，R为H或-CH₂CH₂OH中的一种。

本发明中所合成的方酸菁类化合物主要有以下两种：

化合物[1]

化合物[2]

上述一种用于比色识别铜离子的方酸菁类化学传感器的制备方法，化学反应式如下：

上述一种用于比色识别铜离子的方酸菁类化学传感器的制备方法，按照以下步骤进行：

（1）缩合反应：将2,3,3-三甲基吲哚环化合物与方酸按照摩尔比2：1混合加入三口烧瓶，加入体积比为1:1的甲苯与正丁醇混合溶剂，加热搅拌回流2-24小时，反应中生成的水用分水器分出；

（2）停止加热，冷却至室温，减压蒸发去除部分溶剂，过滤后得到绿色固体；

（3）用乙酸乙酯反复洗涤得到的绿色固体，然后60℃下烘干，用乙醇溶剂进行重结晶，得到纯净的绿色晶体。

本发明所述的用于方酸菁类铜离子比色识别化学传感器可广泛用于检测植物、人体细胞、和环境污水中的铜离子含量。

本发明所得比色识别铜离子的方酸菁化学传感器的优点及效果如下：

（1）本发明的方酸菁化合物合成方法简单，反应条件容易控制，通过简单的处理就能够得到纯的产物，得到的方酸菁化合物具有优良的光学性能和光稳定性；

（2）本发明的方酸菁化合物在对铜离子识别过程中，除了吸收光谱有变化之外，颜色也发生了变化，特征明显，有利于对铜离子进行检测。

（3）本发明的方酸菁化合物为固体粉末，便于使用储存，并且合成成本低，具有良好的推广前景。

附图说明