CN103913442A - 苯并呋喃喹啉化合物的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种苯并呋喃喹啉化合物的应用，属于化学检测技术领域。以式I所示的化合物作为荧光探针，在pH≥6的溶液中测定铋离子浓度。具有检测灵敏度高、选择性好、操作简单和检测成本低的优点。

Description

苯并呋喃喹啉化合物的应用

技术领域

本发明涉及化学检测技术领域，特别是涉及一种苯并呋喃喹啉化合物的应用。

背景技术

铋是环境中的稀有分散元素，在地壳中的丰度约为0.2mg/kg，海水和天然水中的浓度为0.02μg/L。铋主要以金属形态配制易熔合金、以化合物形态用于医学（如，酒石酸铋钾、水杨酸盐和铋乳），此外还用于玻璃和陶瓷工业。铋是人体非必需的有毒元素，主要累积在哺乳动物的肾脏，造成病变，经白鼠试验表明，1.5mg/d有中毒症状，160mg/d中毒致死；用含铋27mg/L的废水浇灌会使作物中毒枯死。因此，迫切需要一种方便、快捷，并对铋有高灵敏度，专一选择性的检测手段。

目前常用的铋离子检测方法有分光光度法、原子吸收法和原子荧光光谱法等，这些方法虽然较灵敏，但往往需要复杂的样品预处理过程，需要经过专门培训的人员进行操作，检测成本较高，因此应用受到很大的限制。

发明内容

基于此，本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种苯并呋喃喹啉化合物的应用，采用该苯并呋喃喹啉化合物作为荧光探针，用于检测铋离子，具有检测灵敏度高、选择性好、操作简单和检测成本低的优点。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种苯并呋喃喹啉化合物的应用，

以式I所示的化合物作为荧光探针，在pH≥6的溶液中测定铋离子浓度。

在其中一个实施例中，所述溶液的pH值为6-7。pH值在此范围内时，既能将pH值对荧光探针荧光强度的影响降到最低，又能避免由于pH值过高影响铋离子的溶解度。

在其中一个实施例中，所述溶液的pH值为6.5，该pH值由缓冲溶液调节得到。在缓冲溶液中，可以避免由于pH值波动而造成的检测误差。

在其中一个实施例中，所述荧光探针的激发波长为360-395nm，发射波长为400-600nm。在该波长范围内，使荧光探针的荧光强度较大，增加检测方法的灵敏度。

在其中一个实施例中，所述荧光探针的激发波长为383-387nm，发射波长为444-448nm。在该波长下，使荧光探针的荧光强度最大。

在其中一个实施例中，所述测定铋离子浓度的方法包括以下步骤：

制作标准曲线：将所述荧光探针加入不同铋离子含量的标准溶液中，配制成荧光探针浓度相同的标准溶液，记录各标准溶液的荧光强度，确定铋离子含量与荧光强度的定量关系；

测定铋离子浓度：将所述荧光探针加入待测溶液中，使其中荧光探针浓度与标准溶液中荧光探针浓度相同，记录待测溶液的荧光强度；并根据上述定量关系确定待测溶液中铋离子含量。

通过上述方法，从而得到待测溶液中铋离子含量，具有方便、快速的优点。

在其中一个实施例中，所述标准溶液中荧光探针的浓度为0.5×10^-5-1.5×10^-5mol/L，所述标准溶液中铋离子的浓度为0-25μg/L。当荧光探针和铋离子的浓度在该范围内，二者能有最佳的配比，达到更好的检测效果。

在其中一个实施例中，所述标准溶液中荧光探针的浓度为1×10^-5mol/L，所述标准溶液中铋离子的浓度为0-22.5μg/L。

在其中一个实施例中，所述荧光探针用于检测药物、土壤或水样中的铋离子含量。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的苯并呋喃喹啉化合物的应用，将该苯并呋喃喹啉化合物作为荧光探针，由于该荧光探针的激发和发射波长均在可见光区，可用于实现荧光分光光度计，或紫外可见吸收光谱，或者直接通过肉眼观察对铋离子进行检测。

并且该荧光探针是一种荧光增强型的铋离子探针，通常情况下，检测增强的荧光信号比检测淬灭的荧光信号更加准确、可信，一般检出限也较低，性能更加优良，具有检测灵敏度高（最低可检测到1μg/L的铋离子）、选择性好、操作简单和检测成本低的优点，可以广泛用于含铋药物、土壤及水样品的分析。

同时，该苯并呋喃喹啉化合物制备简单，易得，并且结构稳定，便于储存。

附图说明

图1为实施例1中荧光探针与常见金属离子在390～575nm范围的荧光强度；

图2为实施例1中荧光探针的荧光强度和铋离子浓度的变化关系示意图；

图3为实施例1中铋离子浓度与荧光探针的荧光强度线性关系图；

图4为实施例2中荧光探针检测土壤中铋离子的线性关系图；

图5为实施例3中荧光探针检测水样中铋离子的线性关系图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来详细说明本发明。

实施例1

苯并呋喃喹啉化合物作为铋离子检测荧光探针的性能实验。

本实施例的荧光探针根据文献（Chem.Commun.,2011,47,4971-4973）所报道合成方法合成所得，已经通过质谱、核磁共振氢谱和核磁共振碳谱、元素分析等手段进行结构验证。该荧光探针具有制备简单、易得，并且结构稳定的优点。

（1）选择性

考察常见的金属离子对铋离子的检测是否存在干扰。

在1×10^-5mol/L式I所示的荧光探针的纯水溶液中分别加入Bi³⁺、K⁺、Na⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Cd²⁺离子，使金属离子与荧光探针的摩尔比为1：1，即金属离子的含量为1×10^-5mol/L。然后用荧光检测仪测定荧光发射强度，激发波长为385nm，扫描波长范围为390～575nm，扫描波长和激发强度关系结果参见图1，图中，A所指示曲线为荧光探针与铋离子溶液在390-575nm范围内的荧光强度值，其余B所指示最大荧光强度在100以下的多条曲线为荧光探针分别与K⁺、Na⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Cd²⁺离子溶液在420～650nm范围内的荧光强度值。

由图1中可见，荧光探针中加入K⁺、Na⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、Ba²⁺、Al³⁺、Cd²⁺金属离子后荧光强度几乎未发生改变。只有加入金属铋离子后荧光强度迅速增强并发生红移。因此本发明的铋离子荧光探针对铋离子有着非常高的选择性。

（2）线性关系

将铋离子的浓溶液滴加到浓度为1.0×10^-5mol/L的荧光探针缓冲溶液中（pH6.5，缓冲剂为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠），配制系列浓度的标准溶液，其中，铋离子的浓度分别为0、0.70、2.0、4.0、6.5、7.5、8.0、10.0、12.0、14.5、17.0、19.5、22.5μg/L。

分别检测上述不同铋离子浓度的标准溶液在385nm的激发波长下相应的荧光强度变化，并记录在446nm下的荧光强度。测定结果如图2-3所示，图2为不同铋离子浓度的标准溶液在390-575nm范围内的荧光强度；图3为以铋离子浓度为横坐标，446nm处的荧光强度为纵坐标拟合得到的标准曲线。

从图2-3中可以看出，该荧光探针化合物，在0～22.5μg/L的范围内，随着铋离子浓度的增加，其荧光强度有明显增强，且荧光强度随铋离子浓度变化呈现很好的线性关系，拟合得到标准曲线,该标准曲线的函数关系式为Y=33.628+7.9997X，R²=0.99902，其中X值为铋离子的浓度，Y值为发射峰的峰位变化值，R为相关系数。

（3）准确性

将3份已知浓度的铋离子溶液分别滴加到缓冲溶液中（pH6.5，缓冲剂为磷酸二氢钠和磷酸氢二钠）中，并使其中荧光探针的浓度为1.0×10^-5mol/L，以385nm为激发波长，分别测出其在446nm的荧光强度，然后通过标准曲线函数关系式Y=33.628+7.9997X分别计算出铋离子的浓度，将计算出来的浓度跟已知浓度进行比较。结果如下表1所示。

表1.不同浓度铋离子的实际值与测定值对比

已知浓度（μg/L）	根据公式计算得到的浓度（μg/L）
		5.000	5.140
18.00	19.02
		25.00	26.78

由上表1的结果表明，采用本实施例的荧光探针测定铋离子含量有很好的准确度。

实施例2

以苯并呋喃喹啉化合物作为荧光探针检测土壤中的铋离子。

将土壤制成10mg/mL的土壤乙醇溶液，滤去不溶物后，加入到pH6.5的缓冲溶液中，并在不同浓度铋离子(0、1.2、2.3、3.2、4.3、5.5、6.8、7.9、9.4、10.8mg/kg，以土壤质量计)存在下，加入荧光探针，使荧光探针浓度为1.0×10^-5mol/L，以385nm为激发波长，测出其在446nm的荧光强度。并以铋离子浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标做图，拟合得到标准曲线，如图4所示,该标准曲线的函数关系式为Y=13.42275+6.58281X，R²=0.99922，其中X值为铋离子的浓度，Y值为发射峰的峰位变化值，R为相关系数。

由上述结果可知，式I所示的苯并呋喃喹啉化合物作为荧光探针，能够高效、准确的检测土壤样品中的铋离子含量。

实施例3

以苯并呋喃喹啉化合物作为荧光探针检测水样中的铋离子。

将取鱼塘水、海水和自来水，滤去不溶物后，加入到pH6.5的缓冲溶液中，并在不同浓度铋离子(0、0.7、1.7、2.7、3.5、4.5、5.6、6.8、7.8、9.0、10.4mg/L)存在下，加入荧光探针，使荧光探针浓度为1.0×10^-5mol/L，以385nm为激发波长，测出其在446nm的荧光强度。并以铋离子浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标做图，分别拟合得到标准曲线，如图5所示,其中：1为鱼塘水，2为海水，3为自来水，鱼塘水标准曲线的函数关系式为Y=12.51062+7.1956X，R²=0.99927，海水标准曲线的函数关系式为Y=32.60698+14.43722X，R²=0.99898，自来水标准曲线的函数关系式为Y=32.71694+12.00356X，R²=0.99929，其中X值为铋离子的浓度，Y值为发射峰的峰位变化值，R为相关系数。

由上述结果可知，式I所示的苯并呋喃喹啉化合物作为荧光探针，能够高效、准确的检测水样中的铋离子含量。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于：

以式I所示的化合物作为荧光探针，在pH≥6的溶液中测定铋离子浓度。

2.根据权利要求1所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述溶液的pH值为6-7。

3.根据权利要求2所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述溶液的pH值为6.5，该pH值由缓冲溶液调节得到。

4.根据权利要求1所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述荧光探针的激发波长为360-395nm，发射波长为400-600nm。

5.根据权利要求4所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述荧光探针的激发波长为383-387nm，发射波长为444-448nm。

6.根据权利要求1所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述测定铋离子浓度的方法包括以下步骤：

制作标准曲线：将所述荧光探针加入不同铋离子含量的标准溶液中，配制成荧光探针浓度相同的标准溶液，记录各标准溶液的荧光强度，确定铋离子含量与荧光强度的定量关系；

测定铋离子浓度：将所述荧光探针加入待测溶液中，使其中荧光探针浓度与标准溶液中荧光探针浓度相同，记录待测溶液的荧光强度；并根据上述定量关系确定待测溶液中铋离子含量。

7.根据权利要求6所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述标准溶液中荧光探针的浓度为0.5×10^-5-1.5×10^-5mol/L，所述标准溶液中铋离子的浓度为0-25μg/L。

8.根据权利要求7所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述标准溶液中荧光探针的浓度为1×10^-5mol/L，所述标准溶液中铋离子的浓度为0-22.5μg/L。

9.根据权利要求1-8任一项所述的苯并呋喃喹啉化合物的应用，其特征在于，所述荧光探针用于检测药物、土壤或水样中的铋离子含量。