[发明专利]一种基于双五氟苯腙功能化的能单一选择性识别氟离子的比色传感器及其合成和应用

说明书

本发明提供了一种基于双五氟苯腙功能化的能单一选择性识别氟离子的比色传感器BPFH，该氟离子比色传感器由五氟苯肼和对苯二甲醛合成。在该氟离子传感器BPFH的DMSO溶液中，只有氟离子的加入能使传感器BPFH溶液由无色变为粉红色，而对其他阴离子（F^‑，Cl^‑，Br^‑，I^‑，AcO^‑，H₂PO₄^‑，HSO₄^‑，ClO₄^‑，CN^‑，SCN^‑，N^3‑和S^2‑）没有响应，所以该传感器BPFH对氟离子具有单一选择性识别性能，检测限为1.63×10^‑7 M。该传感器对氟离子的识别是通过氢键作用和阴离子‑π作用实现的。

技术领域

本发明涉及一种基于双五氟苯腙功能化的能够高灵敏单一选择性识别氟离子的比色传感器的合成方法；本发明同时还涉及该比色传感器在DMSO溶液中比色识别氟离子的应用，属于化学合成领域、离子检测领域。

背景技术

氟是卤素中最小且电负性最强的元素，在环境中以氟离子的形式存在。适量的氟化物可以保护牙齿，防止龋齿，促进骨中的矿物沉积。然而，过量摄入氟化物会导致氟斑牙，还会影响骨骼的发育，导致氟骨症。此外，体内过多的氟还会损害肾脏和肝脏，也会影响神经系统和血液系统。体内高浓度的氟离子容易引起免疫系统代谢紊乱，通过抑制蛋白质和DNA合成，最终导致免疫功能异常。除了对人体的直接影响，氟污染物通过燃煤、化肥使用、铝冶炼以及陶瓷、砖块和玻璃生产等人类活动向环境中释放，对人体和生态环境的健康产生了威胁。土壤中氟含量过高会抑制植物的新陈代谢和光合作用，降低作物产量。

常见的检测氟离子的方法包括离子选择电极法、离子色谱法和威拉德和温特法等，但这些方法大多成本高昂且操作复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于双五氟苯腙功能化的比色传感器分子；

本发明的另一目的是提供上述比色传感器的合成方法；

本发明还有一个目的就是提供该比色传感器在单一选择性识别氟离子中的应用。

一、比色传感器及其合成

本发明基于双五氟苯腙功能化的比色传感器分子，分子式为：C₂₀H₈F₁₀N₄，标记为：BPFH，结构式为：

本发明比色传感器的合成方法：以五氟苯肼和对苯二甲醛为底物，无水乙醇为溶剂，于70~80℃反应70~75h，反应结束后将溶液减压蒸馏，得到淡黄色固体，用乙醇重结晶，抽滤所得固体即为比色传感器BPFH。其中，底物对苯二甲醛和五氟苯肼的摩尔比为1:2~1:4。

上述制备的比色传感器的合成路线为：

传感器分子BPFH的质谱和氢谱见图1和图2。

二、比色传感器检测氟离子的应用

1、比色传感器BPFH的发光性能

通过对比色传感器BPFH发光性能的研究表明，比色传感器BPFH在DMSO溶液中具有良好的溶解性。在自然光下，传感器分子BPFH的DMSO溶液为无色。

2、比色传感器BPFH识别氟离子