[发明专利]一种检测氟离子的电化学探针

说明书

本发明提供了一种检测氟离子的电化学探针，属于分析化学技术领域。本发明电化学探针的名称为：1‑乙酰氨‑7‑硝基‑3,4,9,10‑苝四羧酸正丁酯。该电化学探针的特点是：由于其结构中含有灵敏的酰胺基反应基团、苝四羧酸酯共轭基团和硝基吸电子基团，酰氨基团能够与氟离子发生特异性反应，去质子化可导致生成供体‑π‑受体探针分子构型，对N‑H基团电子密度的任何微小扰动都会导致苝基团氧化还原性质的显著变化，因此，利用该类型的探针物质，能够实现对氟离子的高灵敏度检测。本发明的电化学探针结构简单，稳定性好，合成简便，对氟离子响应迅速，电化学信号灵敏，可应用于有机体系氟离子的电化学检测。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，涉及一种检测氟离子的电化学探针。

背景技术

由于阴离子在环境和生物学领域的重要作用，阴离子物种的传感与识别研究成为当今人们关注的热点问题。其中，氟是人体必需的微量元素之一，在自然界中以氟离子(F^-)的形式广泛存在。人体F^-过量或缺乏可导致氟中毒、尿石症、肾毒性改变、骨质疏松甚至癌症等病变。根据世界卫生组织(WHO)的建议，饮用水中F^-的最高浓度是1.5 mg/L。因此F^-的检测方法研究受到了人们广泛的关注。F^-的传统检测方法包括可见分光光度法、荧光法、离子色谱法、离子选择电极法、茜素磺酸锆比色法和氟试剂比色法等，它们在稳定性、灵敏度、仪器成本、检测时间等方面各有优缺点，普遍存在样品处理耗时、仪器成本较高、操作步骤繁琐等问题。由于电化学法具有便于微型化、可便携、低成本、快捷、灵敏等特点，因此，成为极具潜力的F^-分析检测方法。

F^-探针的分子设计理念主要遵循F^-不同寻常的化学性质，包括高电荷密度、小离子半径和极强的刘易斯酸性质。迄今为止，已有多种识别机理的F^-探针相继报道，包括F-H键相互作用、B-F键作用和F^-诱导的化学反应等，可根据F^-作用后，探针溶液电化学谱图的变化建立不同的识别模式。

近年来，基于苝二酰亚胺衍生物(PDI)的F^-探针因其优异的化学、热、光和自身稳定性而被大量开发出来。然而，许多PDI衍生物的溶解性较差，限制了它们在探针检测领域的广泛应用。苝四羧酸酯衍生物(PTAC)具有与PDI相似的结构，但因在酰亚胺位置上附着了四个缺电子的羧酸酯基团，在有机溶剂中具有了良好的溶解性和光稳定性，近年来，基于PTAC的F^-探针引起人们的极大兴趣。目前，报道的基于PTACs的F^-探针构建方法一般是将N-H或O-H识别基团引入到苝湾位置，对它们的传感性能起关键作用的是H⁺和F^-之间发生的分子间质子转移(IPT)过程，这一过程促进了N-基团向苝基团的分子内电荷转移(ICT)。在PTAC苝基团的两侧分别修饰一个供电子基团和一个吸电子基团，能建立供体-π-受体（D-π-A）模型探针结构。可以预见，此类构型的探针结构，可能会促进F^-诱导的氢键去质子化后接下来的ICT过程，因此对N-H基团电子密度的任何微小扰动都会导致苝基团氧化还原性质的显著变化，进而提高电化学检测F^-的灵敏性。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种检测氟离子的电化学探针。该电化学探针的分子结构中含有酰胺基反应基团、苝四羧酸酯共轭基团和硝基吸电子基团，使该探针不但具有灵敏的电化学活性，而且能够与氟离子发生灵敏的特异反应。

更具体的是，本发明涉及一种检测氟离子的电化学探针，它通过下式表示：

本发明的有益效果：