CN103589423B - 一种含n,n-二乙基对甲氨基酚的荧光探针及其在检测苯硫酚中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针及其在检测苯硫酚中的应用。该荧光探针的结构式为在pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，该化合物能与苯硫酚发生亲核取代反应，释放出强荧光物质3-(N,N-二乙基)-6-羟基-荧烷，使反应体系在波长为543nm处有强荧光信号，实验结果表明，运用该荧光探针测定苯硫酚，苯硫酚的检出限为6.0×10-9mol/L，相对标准偏差为2.6%，可以实现苯硫酚的定性定量检测，而且该检测方法操作简单、准确度高、灵敏度高、选择性好，不同巯基化合物对荧光探针测定苯硫酚体系无干扰，可用于检测水样中苯硫酚的含量。
Description
技术领域
本发明属于苯硫酚的检测技术领域，具体涉及一种含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针，以及采用荧光光度法用该荧光探针测定苯硫酚的方法。
背景技术
苯硫酚是一种具有特殊臭味的无色液体，不易溶于水，是有机合成中重要的反应中间体，能够合成各种药物、催化剂、阻聚剂、燃料等，如生产医药氯霉素的代用品甲砜霉素、局部麻醉剂、农药克瘟散、橡胶再生剂、石油添加剂等。苯硫酚对眼睛、粘膜呼吸道及皮肤有强烈的刺激作用，人吸入后容易导致中毒，有烧灼感、咳嗽、喘息、恶心、呕吐等症状，通过神经中枢系统传至肾脏和肝脏，严重的情况下能够导致死亡。苯硫酚主要污染来源于石油化工厂、煤炭炼油厂、塑料厂和橡胶工业以及一些垃圾填埋场。在控制不当的情况下(如遇明火、高热、氧化剂)会引起爆炸。由于苯硫酚具有强烈的毒性，容易被人体吸收，因此，检测环境和生物体重的苯硫酚至关重要。
目前我国国标检测苯硫酚的方法主要是气质联用法[GB5085.3-2007]。气质联用法具有较高的灵敏度高和较好的重现性，然而由于气质联用仪器价格昂贵，操作繁琐，不方便基层生产、科研单位的普及应用。此外，由于受设备条件的限制，国标方法无法应用于苯硫酚的现场快速检测。因此，研究快速灵敏检测苯硫酚类化合物的方法，为生产及环境监测部门提供简单、快速、灵敏、廉价的分析测定方法，具有迫切的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有苯硫酚检测方法存在的缺点，提供一种含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针，以及该荧光探针在检测苯硫酚中的应用。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：该荧光探针的结构式如下所示：
其化学命名为3-(N,N-二乙基)-6-(2＇,4＇-二硝基苯氧基)-荧烷。
上述的荧光探针的制备方法是：使3-二乙氨基酚和邻苯二甲酸酐反应，得到产物2＇-羧基-4＇-二乙氨基-2＇-羟基二苯甲酮，再进一步与间苯二酚反应得到强荧光物质3-(N,N-二乙基)-6-羟基-荧烷，然后3-(N,N-二乙基)-6-羟基-荧烷与2,4-二硝基氯苯反应，生成荧光探针。
上述的荧光探针在检测苯硫酚中的用途，其具体检测方法为：向10mL比色管中依次加入4.0mL无水乙醇、2.0mL pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液、0.02mL1.0mmol/L荧光探针的乙酸乙酯溶液、待测样品溶液，用亚沸水定容，常温静置反应25～35分钟，用荧光分光光度计在波长为543nm处检测反应体系的荧光强度，根据公式F=173.65681C+7.89118，计算待测样品溶液中苯硫酚的浓度，式中F是反应体系在543nm处的荧光强度，C是反应体系中苯硫酚的浓度，单位μmol/L。
本发明合成的含有强吸电子基团(-NO2)的荧光探针，在pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液中，能与苯硫酚发生亲核取代反应，释放出强荧光物质3-(N,N-二乙基)-6-羟基-荧烷，使反应体系在波长为543nm处有强荧光信号，实验结果表明，运用该荧光探针测定苯硫酚，苯硫酚的检出限为6.0×10-9mol/L，相对标准偏差为2.6%，可以实现苯硫酚的定性定量检测，该方法操作简单、准确度高、灵敏度高、选择性好，不同巯基化合物对荧光探针测定苯硫酚体系无干扰，可用于检测水样中苯硫酚的含量。
附图说明
图1是实施例1制备的荧光探针的1H-NMR图。
图2是实施例1制备的荧光探针的13C NMR图。
图3是实施例1制备的荧光探针的HRMS图。
图4是荧光探针与不同浓度苯硫酚反应后反应体系在543nm处的荧光光谱图。
图5是不同巯基化合物与荧光探针反应后反应体系的吸光度条形图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
合成含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针
1、合成3-(N,N-二乙基)-6-羟基-荧烷
向25mL圆底烧瓶中加入2.0g3-二乙氨基酚、1.5g邻苯二甲酸酐和15mL甲苯，升温至120℃，搅拌回流10小时，冷却至50℃，用质量分数为36%的NaOH水溶液调节反应体系的pH值至11，然后升温至90℃，搅拌回流6小时，冷却过滤，将滤饼溶解在50mL蒸馏水中，用质量分数为20%的HCl水溶液调节pH值至6，过滤，干燥，用无水乙醇重结晶，得到粉红色产品2＇-羧基-4＇-二乙氨基-2＇-羟基二苯甲酮；向25mL圆底烧瓶中加入4.120mg2＇-羧基-4＇-二乙氨基-2＇-羟基二苯甲酮和42mg间苯二酚、3mL甲磺酸，90℃搅拌24小时，冷却至常温，将反应液倒入15mL冰水中，过滤，用20mL蒸馏水洗涤，干燥，得到粗产物，将粗产物柱层析提纯（洗脱剂是二氯甲烷与乙酸乙酯、甲醇的体积比为20:20:3的混合液），得到黄色固体3-(N,N-二乙基)-6-羟基-荧烷51mg，其产率为34%。
2、制备荧光探针
向25mL圆底烧瓶中加入0.1g（0.26mmol）3-(N,N-二乙基)-6-羟基-荧烷、0.06g（0.31mmol）2,4-二硝基氯苯、0.1mL三乙胺、10mL乙腈，加热回流6小时，反应混合液减压抽干，固体用50mL氯仿稀释，然后依次经水洗（20mL）、盐水洗（3×10mL）、无水Na2SO4干燥、蒸干溶剂，得到粗产品，粗产品经柱层析提纯（洗脱剂是氯仿与丙酮的体积比为30:1的混合液），得到棕黄色固体产物含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针60mg，其产率为42%，结构表征谱图见图1～3，具体波谱数据如下：
1H NMR(400MHz，CDCl3)δppm：8.86(d，J=2.0Hz，1H)，8.37(dd，J=9.2、2.0Hz，1H)，8.03(d，J=7.6Hz，1H)，7.71(t，J=7.4Hz，1H)，7.64(t，J=7.4Hz，1H)，7.23(d，J=7.6Hz，1H)，7.17(d，J=9.2Hz，1H)，7.02(d，J=1.2Hz，1H)，6.87(d，J=8.8Hz，1H)，6.76(dd，J=8.4，1.6Hz，1H)，6.59(d，J=8.8Hz，1H)， 6.44(s，1H)，6.39(d，J=8.8Hz，1H)，3.37(q，J=6.8Hz，4H)，1.18(t，J=7.0Hz，6H)。
13C NMR(100MHz，CDCl3)δppm：169.48，155.26，155.02，153.27，152.64，152.62，149.84，142.06，139.88，135.21，130.57，129.96，129.09，128.97，127.10，125.17，124.12，122.21，119.63，117.96，115.25，108.91，108.72，104.49，97.49，83.52，44.60，12.55。
HRMS(ESI)：测得分子量（C30H24N3O8）为[(M+H)+)]554.1578，理论计算为554.1558。
实施例2
实施例1制备的含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针在检测苯硫酚中的用途，其具体检测方法如下：
向10mL比色管中依次加入4.0mL无水乙醇、2.0mL pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液、0.02mL1.0mmol/L荧光探针的乙酸乙酯溶液、待测样品溶液，用亚沸水定容，常温静置反应25分钟，用荧光分光光度计在波长为543nm处检测反应体系的荧光强度，根据公式F=173.65681C+7.89118，计算待测样品溶液中苯硫酚的浓度，式中F是反应体系在543nm处的荧光强度，C是反应体系中苯硫酚的浓度，单位μmol/L。
为了证明本发明的有益效果，发明人进行了大量的实验室研究试验，各种试验情况如下：
向10mL比色管中依次加入4.0mL无水乙醇、2.0mL pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液、0.02mL1.0mmol/L荧光探针的乙酸乙酯溶液、不同体积0.02mol/L苯硫酚的无水乙醇溶液，用亚沸水定容，使反应体系中苯硫酚的浓度分别为0、0.1、0.2、0.5、0.8、1.0、2.0、5.0、8.0、10、20、50、80、100μmol/L，常温静置反应25分钟，用荧光分光光度计在波长为543nm处检测反应体系的荧光强度，并以苯硫酚的浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标，由计算机绘制曲线，如图4所示。
由图4可见，采用荧光分光光度法，用本发明的荧光探针测定苯硫酚，随着苯硫酚浓度的增加，反应体系在543nm处的荧光强度逐渐增强，且反应体系的荧光强度与苯硫酚的浓度在0.02～5.0μmol/L范围内呈线性关系，线性方程为：F=173.65681C+7.89118，式中F是反应体系在543nm处的荧光强度，C是反应体系中苯硫酚的浓度，单位μmol/L，相关系数r=0.9951。
在相同的实验条件下，发明人用10倍于苯硫酚浓度的亮氨酸、甲硫氨酸、组氨酸、精氨酸、正缬氨酸、Vc、葡萄糖、苯酚、苯甲酸、苯胺以及5倍于苯硫酚浓度的半胱氨酸、高半胱氨酸、还原型谷胱甘肽分别与荧光探针反应，如图5所示（图中1是苯硫酚、2是亮氨酸、3是甲硫氨酸、4是组氨酸、5是精氨酸、6是缬氨酸、7是Vc、8是葡萄糖、9是半胱氨酸、10是高半胱氨酸、11是还原型谷胱甘肽、12是苯酚、13是苯甲酸、14是丙氨酸，15是空白），在543nm处，荧光探针与苯硫酚体系的荧光强度信号显著增强，而其他物质不能使荧光探针反应体系的荧光强度增强，同时，也可以观察到荧光探针与苯硫酚反应体系会发生明显的颜色变化，而其他物质基本没有颜色变化，且其他物质与苯硫酚共存时，反应体系的荧光强度无明显变化，说明其他物质对荧光探针测定苯硫酚体系无干扰，即荧光探针对苯硫酚有良好的选择性。
发明人将测试纸裁成3cm×1cm大小，浸没于1.0mmol/L荧光探针的乙酸乙酯溶液中，取出，在空气中晾干，然后将不同浓度的苯硫酚涂在测试纸上，试验结果显示，5分钟后测试纸颜色由无色变为红色，说明本发明的荧光探针对苯硫酚有显色反应。
采用该方法检测苯硫酚的检出限为6.0×10-9mol/L，相对标准偏差为2.6%，说明本发明荧光检测方法可以对苯硫酚进行定性定量检测。
为检验采用本发明荧光探针检测苯硫酚的可行性，发明人向水样中加入不同浓度的苯硫酚标准溶液，采用实施例1制备的荧光探针，按照实施例2的方法对水样中的苯硫酚含量进行检测，结果见表1。
表1水样中苯硫酚含量的测定结果
| 苯硫酚加标量（mol/L） | 苯硫酚浓度测试值（mol/L） |
| 0 | 未检测出 |
| 2.0×10-6 | (2.7±0.13)×10-6 |
| 2.0×10-7 | (3.2±0.03)×10-7 |
由表1可见，本发明的荧光探针可以用于实际样品中苯硫酚的检测。
Claims (2)
1.含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针在检测苯硫酚中的用途，其中所述的含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针的结构式如下所示：
2.根据权利要求1所述的含N,N-二乙基对甲氨基酚的荧光探针在检测苯硫酚中的用途，其检测方法为：向10mL比色管中依次加入4.0mL无水乙醇、2.0mL pH值为7.4的磷酸盐缓冲溶液、0.02mL 1.0mmol/L荧光探针的乙酸乙酯溶液、待测样品溶液，用亚沸水定容，常温静置反应25～35分钟，用荧光分光光度计在波长为543nm处检测反应体系的荧光强度，根据公式F＝173.65681C+7.89118，计算待测样品溶液中苯硫酚的浓度，式中F是反应体系在543nm处的荧光强度，C是反应体系中苯硫酚的浓度，单位μmol/L。
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