CN106045996B - 一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂及其制备和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种2‑(2’‑羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂及其制备和应用，所述探针试剂主要由浓硫酸、间硝基苯磺酸钠、硼酸、FeSO₄·7H₂O、2‑氨基‑6‑甲基吡啶、水杨醛、丙三醇和乙酸酐制备而成。本发明探针试剂能选择性检测多种目标离子，实现单探针多目标、多模式识别检测，可用于检测Hg²⁺、Ag⁺、F^‑离子。探针结构简单，制备成本低廉，检测识别方式多样，检测灵敏度高，选择性好，性能优越，操作条件易于控制，应用前景好。

Description

一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂及其制备和应用

技术领域

本发明涉及一种探针试剂及其制备方法和应用，特别是一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂及其制备方法和应用。

背景技术

检测离子的方法中，原子发射、原子荧光和离子色谱方法需要大型仪器设备，检测成本高、耗时长，同时很难实现金属离子和酸根阴离子的同时检测。而荧光探针方法则不同，通过适当的条件控制，就能快速实现多种离子的同时分别检测。通常情况下，荧光光谱的识别检测伴随有吸收光谱的同时检测，即双模式识别检测。探针分子的结构设计和合成方法的实现是技术关键。单探针多目标分析可在极短时间内实现快速、高效和经济的测试。与单一波长测定方法相比，比率荧光和吸收检测具有更高的灵敏度、准确度和选择性，能有效降低在实际应用中可能受到探针自身浓度、测试条件、光源强度波动及仪器敏感性等因素的影响，具有内在校准特点，有更好应用前景。

汞是一种高毒性的重金属元素，对环境和人类健康的危害性极大。银有很好的抗菌活性而被广泛使用，银纳米离子生成活性氧的应用中抑制环境中有益细菌的生长，银离子与多种代谢中间体结合影响生态系统的新陈代谢等。氟离子广泛分布于自然界中，与神经毒气、生活饮用水、龋齿防治、骨质疏松的临床诊断等密切相关。因此，建立快速、高效的上述离子的检测方法对生命、环境和医药科学都具有重要的意义。荧光探针法对生命和环境相关离子的研究已有很多报道，但大多数是单探针单目标测试，即一种探针仅检测一种离子，能够实现单探针多目标检测鲜有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂及其制备方法和应用，本发明探针试剂能选择性检测多种目标离子，实现单探针多目标、多模式识别检测，可用于检测Hg²⁺、Ag⁺、F^-离子。探针结构简单，制备成本低廉，检测识别方式多样，检测灵敏度高、选择性好，操作条件易于控制，应用前景好。

本发明的技术方案：一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂，所述探针试剂的化学结构式为：

前述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂中，所述探针试剂主要由按重量份计算的浓硫酸35-45份、间硝基苯磺酸钠15-22份、硼酸1-5份、FeSO₄·7H₂O 1-2份、2-氨基-6-甲基吡啶1-8份、水杨醛0.1-1份以及按体积份计算的丙三醇8-16份和乙酸酐5-15份制备而成。

前述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂中，所述探针试剂主要由按重量份计算的浓硫酸41份、间硝基苯磺酸钠17.5份、硼酸2.4份、FeSO₄·7H₂O 1.4份、2-氨基-6-甲基吡啶4.32份、水杨醛0.51份以及按体积份计算的丙三醇12.5份和乙酸酐10份制备而成。

一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的制备方法，按照以下路线合成：

前述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的制备方法，所述探针试剂主要以2-氨基-6-甲基吡啶、丙三醇为原料，先制备中间体2-甲基萘啶，再由2-甲基萘啶与水杨醛缩合反应得到。

前述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的制备方法中，包括以下步骤：

a.中间体2-甲基萘啶的合成：

冰浴条件下，在三口瓶中加入浓H₂SO₄，搅拌下依次加入间硝基苯磺酸钠、硼酸、FeSO₄·7H₂O、丙三醇和2-氨基-6-甲基吡啶，混匀后再加入48-52℃的温水，在133-137℃下回流2-3h，冷却至室温，用48-52％的NaOH溶液调至碱性，抽滤，水溶液用氯仿萃取2-4次，有机层干燥，旋蒸除去溶剂，得粗品，用环己烷重结晶粗品，即得2-甲基萘啶；

b.2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶的合成：

将上述2-甲基萘啶置于微波反应管中，加入2-甲基萘啶，用乙酸酐溶解，在温度125-135℃下，控制微波功率40-60W，微波反应35-45min，反应结束后，减压浓缩除去溶剂乙酸酐，得油状的粘稠液体，用热乙醇溶解，再加入丙酮重结晶，析出黄色粉末，即得2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶。

一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的应用，包括

(1)作为荧光光谱法或紫外-可见吸收光谱法中用于检测溶液中微量Hg²⁺、Ag⁺以及F^-的荧光探针试剂或比色探针试剂；

(2)用于目视法中定性检测Hg²⁺、Ag⁺以及F^-。

前述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的应用中，作为荧光光谱法或紫外-可见吸收光谱法中用于检测溶液中微量Hg²⁺、Ag⁺以及F^-的荧光探针试剂或比色探针试剂时，检测Hg²⁺、Ag⁺及F^-的方法为：

(1)荧光光谱法检测Hg²⁺：在体积比为19/1的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，以375nm为荧光激发波长，探针在475nm处的荧光强度降低与Hg²⁺浓度呈线性关系，用校正曲线法检测Hg²⁺，Hg²⁺浓度的线性范围为0.9-12.0μM，检测限为34.6nM；

(2)紫外-可见吸收光谱法检测Hg²⁺：在体积比为2/3的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，探针在400nm与360nm的比率吸光度值与Hg²⁺浓度呈线性关系，用校正曲线法检测Hg^{2 +}，Hg²⁺浓度的线性范围为1.0-10.0μM，检测限为0.82μM；

(3)荧光光谱法检测Ag⁺：在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水的溶液中，以368nm为荧光激发波长，探针在480nm与430nm的比率荧光强度值与Ag⁺浓度呈线性关系，用校正曲线法检测Ag⁺，Ag⁺浓度的线性范围为0.8-10.0μM，检测限为49.7nM；

(4)荧光光谱法检测Hg²⁺：在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中，以368nm为荧光激发波长，探针在530nm与430nm的比率荧光强度值与Hg²⁺浓度呈线性关，用校正曲线法检测Hg²⁺，Hg²⁺浓度的线性范围为0.7-10.0μM，检测限为30.5nM；

(5)荧光光谱法检测F^-：在乙腈溶液中，以355nm为荧光激发波长，探针在460nm与650nm的比率荧光强度值与F^-浓度呈线性关系，用校正曲线法检测F^-，F^-浓度的线性范围为1.6-22.0μM，检测限为0.41μM；

(6)紫外-可见吸收光谱法检测F^-：在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，探针在360nm与500nm的比率吸光度值与F^-浓度呈正比关系，用校正曲线法检测F^-，F^-浓度的线性范围为1.8-19.0μM，检测限为0.47μM。

前述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的应用中，所述(1)在体积比为19/1的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中荧光光谱法检测Hg²⁺时，其他共存金属离子为Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Hg²⁺相同时，对Hg²⁺测定不干扰；

所述(2)在体积比为2/3的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中紫外-可见吸收光谱法检测Hg²⁺时，其他共存金属离子为Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Hg²⁺相同时，对Hg²⁺测定不干扰；

所述(3)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水的溶液中荧光光谱法检测Ag⁺时，其他共存金属离子为Hg²⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb^{2 +}，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Ag⁺相同时，对Ag⁺的测定不干扰；

所述(4)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中荧光光谱法检测Hg²⁺时，其他共存金属离子为Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Hg²⁺相同时，对Hg²⁺的测定不干扰；

所述(5)在乙腈溶液中荧光光谱法检测F^-时，其他共存阴离子为AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-之一，在浓度与F^-相同时，对F^-的测定不干扰；

所述(6)在N,N-二甲基甲酰胺溶液中紫外-可见吸收光谱法检测F^-时，其他共存阴离子为AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-之一，在浓度与F^-相同时，对F^-的测定不干扰。

前述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的应用中，用目视法定性检测Hg²⁺、Ag⁺以及F^-时，检测方法包括：

(1)在体积比为19/1的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，Hg²⁺的加入使探针溶液蓝色荧光消失，上述其他金属离子无此现象，可目视检测浓度大于等于50μM的Hg²⁺；

(2)在体积比为2/3的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，日光下，探针溶液呈无色，Hg²⁺的加入使探针溶液由无色变为黄色，上述其他金属离子无此现象，可目视检测浓度大于等于10μM的Hg²⁺；

(3)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，Ag⁺的加入使探针溶液荧光由蓝色变为蓝绿色，可目视检测浓度大于等于100μM的Ag⁺；

(4)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，Hg²⁺的加入使探针溶液荧光由蓝色变为黄绿色，上述其他金属离子无此现象，可目视检测浓度大于等于50μM的Hg²⁺；

(5)在乙腈溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，F^-的加入使探针溶液荧光由蓝色变为浅粉红色，上述其他阴离子无此现象，由此可目视检测浓度大于等于400μM的F^-；

(6)在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，日光下，探针溶液呈无色，F^-的加入使探针溶液由无色变为黄色，上述其他阴离子无此现象，由此可目视检测浓度大于等于10μM的F^-。

申请人对本发明合成的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针进行了结构表征测试，得出核磁共振氢谱数据、碳谱数据、质谱数据和红外特征峰光谱数据，具体见表1。根据所得数据，证实了所得2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶的化学结构。

表1结构表征检测结果

为验证本发明的有益效果，发明人进行了大量的实验研究，部分实验过程和结果如下：

1、浓度为10μM的探针的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/H₂O(v/v，19/1)溶液，在475nm处发射强烈蓝色荧光，分别加入200μM金属离子Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al^{3 +}，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺后，除Ag⁺使探针的荧光有微弱的降低外，其余金属离子的加入没有观察到探针的荧光光谱有明显变化；而加入200μM的Hg²⁺时，探针在475nm处的荧光显著降低。具体见图1，表明在此条件下探针仅对Hg²⁺有识别检测作用。

2、在浓度为10μM的探针的DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中，分别加入不同浓度Hg²⁺到探针溶液中，随Hg²⁺的加入，测得荧光光谱滴定曲线。探针在475nm处的荧光强度随Hg²⁺浓度的增加而线性降低。测试的荧光激发波长为375nm。具体见图2。

3、在浓度为10μM的探针的DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中分别加入不同浓度Hg²⁺，测定荧光强度值。纵坐标为475nm波长处荧光强度，横坐标为Hg²⁺的浓度。荧光激发波长为375nm。具体见图3。

4、在浓度为10μM的探针的DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中，加入200μM的Hg²⁺后探针在475nm处的荧光峰显著降低，测定475nm处的荧光强度。其他金属离子Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺的加入则无此现象；再分别向探针-Hg²⁺混合溶液中加入200μM的上述其他金属离子后测其荧光强度变化。黑色条表示在探针中分别加入上述不同金属离子后在475nm波长处的荧光强度。白色条表示在探针-Hg²⁺混合溶液中再分别加入上述其他共存金属离子后在475nm波长处的荧光强度变化。表明探针检测Hg²⁺的荧光强度不受上述其他金属离子共存的影响。测试的荧光激发波长为375nm，荧光发射波长为475nm。纵坐标为荧光强度值，横坐标为金属离子。具体见图4。

5、浓度为10μM的探针的1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液，在430nm处发射强烈蓝色荧光，分别加入100μM金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺后，没有观察到探针的荧光光谱有明显变化；而加入100μM的Ag⁺后，探针在430nm处的荧光峰红移至480nm，强度降低；而加入100μM的Hg²⁺后时，探针在430nm处的荧光峰红移至530nm，强度显著降低。表明在此条件下探针分别对Ag⁺、Hg²⁺有识别检测作用。具体见图5，荧光激发波长为368nm。

6、在浓度为10μM的探针的1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，分别加入不同浓度Ag⁺到探针溶液中，随Ag⁺的加入，测得荧光光谱滴定曲线。探针在430nm处的荧光峰强度不断降低，而在480nm处荧光峰强度逐渐增强，465nm处有等发射点，480nm与430nm处形成比率荧光，比率荧光强度值随Ag⁺浓度而线性变化。荧光激发波长为368nm。具体见图6。

7、在浓度为10μM的探针的1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，分别加入不同浓度Ag⁺，测定比率荧光强度值。纵坐标为480nm与430nm波长处荧光强度比值，横坐标为Ag⁺的浓度。荧光激发波长为368nm。具体见图7。

8、在浓度为10μM的探针的1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，加入100μM的Ag⁺后，探针在430nm处的荧光峰显著降低，而在480nm处荧光峰强度逐渐增强，测定480nm与430nm处的比率荧光强度。除Hg²⁺的加入使480nm与430nm处的比率荧光强度值增大外，其他金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺的加入则无此现象；再分别向探针-Ag⁺混合溶液中加入100μM的上述其他金属离子后测定480nm与430nm处比率荧光强度变化。黑色条表示在探针中分别加入上述不同金属离子后在480nm与430nm处的比率荧光强度。白色条表示在探针-Ag⁺混合溶液中再分别加入上述其他共存金属离子后在480nm与430nm处的比率荧光强度变化。表明探针检测Ag⁺的比率荧光强度，除Hg²⁺有较大影响外，不受上述其他金属离子共存的影响。测试的荧光激发波长为368nm，比率荧光波长为480nm与430nm。纵坐标为比率荧光强度值，横坐标为金属离子。具体见图8。

9、在浓度为10μM的探针的1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，分别加入不同浓度Hg²⁺到探针溶液中，随Hg²⁺的加入，测得荧光光谱滴定曲线。具体见图9，探针在430nm处的荧光峰强度不断降低，而在530nm处荧光峰强度逐渐增强，500nm处有等发射点，530nm与430nm处形成比率荧光，随Hg²⁺浓度而线性变化。荧光激发波长为368nm。

10、在浓度为10μM的探针的1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，分别加入不同浓度Hg²⁺，测定比率荧光强度值。具体见图10，纵坐标为530nm与430nm波长处荧光强度比值，横坐标为Hg²⁺的浓度。荧光激发波长为368nm。

11、在浓度为10μM的探针的1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，加入100μM的Hg²⁺后，探针在430nm处的荧光峰显著降低，而在530nm处荧光峰强度逐渐增强，测定530nm与430nm处的比率荧光强度。除Ag⁺的加入使530nm与430nm处的比率荧光强度值增大外，其他金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺的加入则无此现象；再分别向探针-Hg²⁺混合溶液中加入100μM的上述其他金属离子后测定530nm与430nm处比率荧光强度变化。黑色条表示在探针中分别加入上述不同金属离子后在530nm与430nm处的比率荧光强度。白色条表示在探针-Hg²⁺混合溶液中再分别加入上述其他共存金属离子后在530nm与430nm处的比率荧光强度变化。表明探针检测Hg²⁺的比率荧光强度，不受上述其他金属离子，包括Ag⁺共存的影响。测试的荧光激发波长为368nm，比率荧光波长为530nm与430nm。纵坐标为比率荧光强度值，横坐标为金属离子。具体见图11。

12、浓度为20μM的探针的乙腈溶液，在460nm处发射强烈蓝色荧光，分别加入400μM阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-后，没有观察到探针的荧光光谱有明显的变化；而加入400μM的F^-时，F^-使探针在460nm处的荧光强度显著降低，同时在650nm处出现新的荧光峰，595nm处有等发射点，呈现浅粉红色荧光。表明在此条件下探针仅对F^-有识别检测作用。具体见图12，荧光激发波长为355nm。

13、在浓度为20μM的探针的乙腈溶液中，分别加入不同浓度F^-到探针溶液中，随F^-的加入，测得荧光光谱滴定曲线。探针在460nm处的荧光峰强度不断降低，而在650nm处荧光峰强度逐渐增强，595nm处有等发射点，460nm与650nm处形成比率荧光，比率荧光强度值随F^-浓度而线性变化。荧光激发波长为355nm。具体见图13。

14、在浓度为20μM的探针的乙腈溶液中，分别加入不同浓度F^-，测定比率荧光值。纵坐标为460nm与650nm波长处荧光强度比值，横坐标为F^-的浓度。荧光激发波长为355nm。具体见图14。

15、在浓度为20μM的探针的乙腈溶液中，加入200μM的F^-后，探针在460nm处的荧光峰显著降低，而在650nm处荧光峰强度逐渐增强，测定460nm与650nm处的比率荧光强度。其他阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-的加入则无此现象；再分别向探针-F^-混合溶液中加入200μM的上述其他阴离子后测定460nm与650nm处的比率荧光强度变化。黑色条表示在探针中分别加入不同阴离子后的比率荧光强度。白色条表示在探针-F^-混合溶液中再分别加入上述其他共存阴离子后在460nm与650nm处的比率荧光强度变化。具体见图15，表明探针检测F^-的比率荧光强度不受上述其他阴离子共存的影响。测试的荧光激发波长为355nm，比率荧光波长为460nm与650nm。纵坐标为比率荧光强度值，横坐标为阴离子。

16、在浓度为20μM的探针的DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中，分别加入200μM金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，Ag⁺，La³⁺时，没有观察到探针的紫外-可见吸收光谱有明显的变化；而加入200μM的Hg²⁺时，Hg²⁺离子使探针在270nm处的吸收峰红移至290nm处，而360nm处的吸收峰红移到400nm，同时在280nm、310nm和385nm处出现三个等吸收点，400nm与360nm处形成比率吸收。表明在此条件下探针仅对Hg²⁺有识别检测作用。具体见图16。

17、在浓度为20μM的探针的DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中，分别加入不同浓度Hg²⁺到探针溶液中，随Hg²⁺的加入，测得紫外-可见吸收光谱滴定曲线。具体见图17，探针在360nm处的吸收峰强度不断降低，而在400nm处吸收峰强度逐渐增强，在280nm、310nm和385nm处出现三个等吸收点，400nm与360nm处形成比率吸收，随Hg²⁺浓度而线性变化。

18、在浓度为20μM的探针的DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中分别加入不同浓度Hg²⁺，测定比率吸收值。纵坐标为400nm与360nm波长处吸光度的比值，横坐标为Hg²⁺的浓度。具体见图18。

19、在浓度为20μM的探针的DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中，加入200μM的Hg²⁺后，探针在360nm处的吸收峰强度显著降低，而在400nm处吸收峰强度逐渐增强，测定400nm和360nm处的比率吸光度。其他金属离子Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu^{2 +}，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺的加入无此现象；再分别向探针-Hg²⁺混合溶液中加入200μM的其他金属离子后测其比率吸光度变化。黑色条表示在探针中分别加入上述不同金属离子后在400nm与360nm处比率吸光度值。白色条表示在探针-Hg²⁺溶液中再分别加入上述其他共存金属离子后在400nm与376nm处的比率吸光度值变化。表明探针检测Hg²⁺的比率吸光度值不受上述其他试验金属离子共存的影响。比率吸收波长为400nm与360nm。纵坐标为比率吸光度值，横坐标为金属离子。具体见图19。

20、在浓度为20μM的探针的DMF溶液中，分别加入200μM阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-时，没有观察到探针的紫外-可见吸收光谱有明显的变化；而加入200μM的F^-时，F^-使探针在360nm和270nm处的吸收峰逐渐减弱，在500nm处出现新吸收峰，395nm处出现等吸收点，500nm与360nm处形成比率吸收。表明在此条件下探针仅对F^-有识别检测作用。具体见图20。

21、在浓度为20μM的探针的DMF溶液中，分别加入不同浓度F^-到探针溶液中，随F^-的加入，测得紫外-可见吸收光谱滴定曲线。具体见图21，探针在360nm处的吸收峰强度不断降低，而在500nm处吸收峰强度逐渐增强，395nm处有等吸收点，360nm与500nm处形成比率吸收，随F^-浓度而线性变化。

22、在浓度为20μM的探针的DMF溶液中分别加入不同浓度F^-，测定比率吸光度值。纵坐标为500nm与360nm波长处吸光度的比值，横坐标为F^-的浓度。具体见图22。

23、在浓度为20μM的探针的DMF溶液中，加入200μM的F^-后，探针在360nm处的吸收峰强度显著降低，而在500nm处吸收峰强度逐渐增强，测定500nm和360nm处的比率吸光度。其他阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-的加入无此现象；再分别向探针-F^-混合溶液中加入200μM的上述其他阴离子后测定500nm和360nm处的比率吸光度变化。黑色条表示在探针中分别加入不同阴离子后在500nm与360nm处比率吸光度值。白色条表示在探针-F^-溶液中再分别加入上述其他共存阴离子后在500nm与360nm处的比率吸光度值变化。表明探针检测F^-的比率吸收不受上述其他试验阴离子共存的影响。比率吸收波长为500nm与360nm。纵坐标为吸光度的比值，横坐标为阴离子。具体见图23。

24、在DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中，365nm紫外灯下，浓度为10μM的探针溶液呈蓝色荧光；加入50μM的Hg²⁺后探针溶液荧光猝灭；而分别加入50μM的其他金属离子Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，Ag⁺，La³⁺后，探针溶液仍然呈蓝色荧光的照片，具体见图24。

25、在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，365nm紫外灯下，浓度为10μM的探针溶液呈蓝色荧光；加入100μM的Ag⁺后探针溶液呈蓝绿色荧光；加入50μM的Hg²⁺后探针溶液呈黄绿色荧光；而分别加入100μM的其他金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co^{2 +}，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺后，探针溶液仍然呈蓝色荧光的照片。具体见图25。

26、在乙腈溶液中，365nm紫外灯下，浓度为20μM的探针溶液呈蓝色荧光；加入400μM的F^-后探针溶液呈浅粉色荧光；而分别加入400μM的其它阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-后，探针溶液仍然呈蓝色荧光的照片。具体见图26。

27、在DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中，日光下，浓度为20μM的探针溶液呈无色；加入10μM的Hg²⁺后探针溶液呈黄色；而分别加入10μM的其他金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr^{2 +}、Zn²⁺、Al³⁺、Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，Ag⁺，La³⁺后，探针溶液仍然呈无色的照片。具体见图27。

28、在DMF溶液中，日光下，浓度为10μM的探针溶液呈无色；加入10μM的F^-后探针溶液呈黄色；分别加入10μM的其他阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-后，探针溶液仍然呈无色的照片。具体见图28。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)合成制备技术。由2-甲基萘啶与水杨醛缩合反应制备2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶，本发明采用微波反应，仅需40min，反应液直接浓缩除去乙酸酐再进行水解，简化了合成步骤、缩短了反应时间，而且减少了因常规缩合反应时间过长导致原料及产物中酚羟基氧化可能造成的损失。同时严格控制中间体投料量和反应温度，否则难以得到目标化合物。本发明中中间体2-甲基萘啶与水杨醛的摩尔比控制在1:1-1.5，由于水杨醛在反应过程中易氧化，以过量为宜。微波反应的温度控制在130℃左右。乙酸酐的沸点为140℃，若温度过高，乙酸酐碳化原料及产物的几率增大，副产物增多，不利于目标物的合成。

(2)识别性质优越。本发明的探针，通过控制不同溶剂或溶剂比，采用荧光猝灭、比率荧光、比率吸收方法，选择性检测多种目标离子。不仅能用比率荧光和比率吸收两种方式检测，而且还能用目视比色快速检测。

①在N,N-二甲基甲酰胺(N,N-二甲基甲酰胺)/H₂O(v/v，19/1)溶液中，用荧光猝灭法选择性检测Hg²⁺；在N,N-二甲基甲酰胺/H₂O(v/v，2/3)的溶液中，用比率吸收法选择性检测Hg²⁺；

②在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，用比率荧光法选择性检测Ag⁺和Hg²⁺，比率吸收的检测波长有差别，分别为480nm与430nm、530nm与430nm，波长的差异提高了检测的选择性。

③在乙腈溶液中，用比率荧光法检测F^-；在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，用比率吸收法检测F^-。

④目视法检测：在N,N-二甲基甲酰胺/水(v/v，19/1)溶液中，365nm紫外灯下，Hg²⁺使探针溶液蓝色荧光消失；在N,N-二甲基甲酰胺/水(v/v，2/3)溶液中，日光下，Hg²⁺使探针溶液由无色变为黄色；在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，紫外灯下，Ag⁺使探针溶液荧光由蓝色变为蓝绿色；在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，紫外灯下，Hg²⁺使探针溶液荧光由蓝色变为黄绿色；在乙腈溶液中，紫外灯下，F^-使探针溶液荧光由蓝色变为浅粉红色；在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，日光下，F^-使探针溶液由无色变为黄色。由此可目视检测不同浓度的上述离子。

单探针多目标识别技术主要体现在探针设计巧妙、结构简单、制备成本低廉、识别方式多样、检测性能优越、操作条件易于控制，应用前景好等方面。

附图说明：

图1DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中探针与金属离子的荧光光谱图；

图2DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中不同浓度的Hg²⁺对探针的荧光光谱滴定图；

图3DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中探针检测Hg²⁺的荧光光谱法校正曲线图；

图4DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中共存金属离子对探针荧光法检测Hg²⁺的影响图；

图5 1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中探针与金属离子的荧光光谱图；

图6 1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中不同浓度Ag⁺对探针的荧光光谱滴定图；

图7 1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中探针检测Ag⁺的荧光光谱法校正曲线；

图8 1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中共存金属离子对探针荧光法检测Ag⁺的影响；

图9 1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中不同浓度Hg²⁺对探针的荧光光谱滴定图；

图10 1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中探针检测Hg²⁺的荧光光谱法校正曲线；

图11 1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中共存金属离子对探针荧光法检测Hg²⁺的影响；

图12乙腈溶液中探针与阴离子的荧光光谱；

图13乙腈溶液中不同浓度的F^-对探针的荧光光谱滴定图；

图14乙腈溶液中探针检测F^-的荧光光谱法校正曲线；

图15乙腈溶液中共存阴离子对探针荧光法检测F^-的影响；

图16DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中探针与金属离子的紫外-可见吸收光谱；

图17DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中不同浓度Hg²⁺对探针的紫外-可见吸收光谱滴定图；

图18DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中探针检测Hg²⁺的紫外-可见吸收光谱法校正曲线；

图19DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中共存金属离子对探针紫外-可见吸收法检测Hg²⁺的影响；

图20DMF溶液中探针与阴离子的紫外-可见吸收光谱；

图21DMF溶液中不同浓度的F^-对探针的紫外-可见吸收光谱滴定图；

图22DMF溶液中探针检测F^-的紫外-可见吸收光谱法校正曲线；

图23DMF溶液中共存阴离子对探针紫外-可见吸收法检测F^-的影响；

图24在DMF/H₂O(v/v，19/1)溶液中，365nm紫外灯下探针检测Hg²⁺溶液的蓝色荧光猝灭照片；

图25在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，365nm紫外灯下探针检测Ag⁺、Hg²⁺溶液的荧光颜色变化照片；

图26在乙腈溶液中，365nm紫外灯下，探针检测F-溶液的荧光颜色变化照片；

图27在DMF/H₂O(2/3，v/v)溶液中，日光下探针检测Hg²⁺溶液的颜色变化照片；

图28在DMF溶液中，日光下探针检测F-溶液的颜色变化照片。

具体实施方式

实施例1：

2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂合成，具体包括以下步骤

a.中间体2-甲基萘啶的合成：

冰浴条件下，在250mL的三口瓶中加入浓H₂SO₄41g(22mL)，搅拌下依次加入间硝基苯磺酸钠17.5g(78mmol)、硼酸2.4g(39mmol)、FeSO₄·7H₂O 1.4g(5mmol)、丙三醇12.5mL、2-氨基-6-甲基吡啶4.3g(40mmol)，混合均匀后再加入22.5mL 50℃的温水，在135℃下回流2-3h，冷却后；用50％的NaOH溶液调至碱性，抽滤，水溶液用氯仿萃取3次，有机层用无水MgSO₄干燥，旋蒸除去溶剂，得粗品，用环己烷重结晶粗品，得到2-甲基萘啶，即探针试剂；所述浓硫酸的浓度为95-98％；

b.2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶的合成：

在25mL微波反应管中，加入2-甲基萘啶，水杨醛0.5g(4mmol)和10ml乙酸酐，形成橙红色的溶液，在控制温度130℃，微波功率50W,微波反应40min，用薄层板对反应过程进行监控；反应结束后，减压浓缩除去溶剂乙酸酐，得油状的粘稠液体，用热的乙醇溶解，再加入丙酮重结晶，析出黄色粉末，即得2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂，收率35％。结构表征数据如下：m.p.164～164℃；¹H NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ:10.096(s,1H,-OH),9.045(m,1H,J＝5.5Hz,ArH),8.411(t,1H,J＝9.5Hz,ArH),8.183(d,2H,J＝16Hz,-CH＝CH-),7.864(d,1H,J＝8.5Hz,ArH),7.716(d,1H,J＝7.5Hz,ArH),7.558(m,1H,J＝12Hz,ArH),7.512(d,1H,J＝16.5Hz,-CH＝CH-),7.196(t,1H,J＝15Hz,ArH)，6.937(d,1H,J＝8Hz,ArH),6.879(t,1H,J＝15Hz,ArH)；¹³C NMR(500MHz,DMSO-d₆)δ:159.10,156.08,155.65,153.75,137.99,137.16,131.07,130.16,127.77,122.77,121.61,121.57,121.34,119.44,116.08；IR(KBr,cm^-1)ν:3434,2923,2573,1604,1548,1506,1454,1300,1253,1197,1150,972,832,809,784,752,630；MS m/z:249.1[M+H]⁺。

实施例2：

本发明分析方法中各种试剂的配制方法：

(1)探针储备液的配制：称取25mg实施例1中制备的探针试剂，N,N-二甲基甲酰胺溶解并配制成浓度为0.1mM的N,N-二甲基甲酰胺探针储备液10mL；

称取25mg实施例1中制备的探针试剂，1,4-二氧六环溶解并配制成浓度为0.1mM的1,4-二氧六环探针储备液10mL。

称取25mg实施例1中制备的探针试剂，乙腈溶解并配制成浓度为0.1mM的乙腈探针储备液10mL。

(2)Hg²⁺储备液配制：称取四水合高氯酸汞90.4mg，用水溶解并配制成浓度为20mM的溶液10mL。

(3)Ag⁺储备液配制：称取一水合高氯酸银41.5mg，用水溶解并配制成浓度为20mM的溶液10mL。

(4)其他金属离子(Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺)储备液的配制：分别取相应金属离子的高氯酸盐，用水溶解并配制成20mM的金属离子储备液。

(5)阴离子储备液配制：

荧光光谱法检测F^-时，F^-储备液配制：称取四丁基氟化铵63.0mg，用乙腈溶解，配制成浓度为2mM的乙腈储备液100mL；其他阴离子(AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-)储备液的配制：分别取相应的阴离子四丁基铵盐，用乙腈溶解并配制成2mM的阴离子乙腈储备液。

紫外-可见吸收光谱法检测F^-时，F^-储备液配制：称取四丁基氟化铵63.0mg，用N,N-二甲基甲酰胺溶解，配制成浓度为2mM的,N-二甲基甲酰胺储备液100mL；其他阴离子(AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-)储备液的配制，分别取相应的阴离子四丁基铵盐，用N,N-二甲基甲酰胺溶解并配制成2mM的,N-二甲基甲酰胺阴离子储备液。

所用试剂为分析纯试剂，试验用水为超纯水。

本发明所用紫外-可见分光光度计型号为UV-1800，日本岛津公司生产；荧光分光光度计型号为Cary Eclipse荧光分光光度计，美国VARIAN公司生产；微波合成系统型号为Discover SP，美国CEM公司生产。

实施例3：荧光光谱法对Hg²⁺、Ag⁺、F^-的检测

1、检测Hg²⁺：

设置荧光激发波长为375nm，在10mL容量瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺探针储备液(0.1mM，1mL)后，用N,N-二甲基甲酰胺/H₂O稀释至刻度，使N,N-二甲基甲酰胺/H₂O为19/1(v/v)，摇匀，制成探针溶液，取溶液3mL于1cm的比色皿中进行荧光光谱测定。在一系列10mL容量瓶中分别加入N,N-二甲基甲酰胺探针储备液(0.1mM，1mL)后，再分别加入金属离子Hg²⁺，Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺储备液(20mM，0.1mL)；

在N,N-二甲基甲酰胺/H₂O(v/v，19/1)溶液中，浓度为10μM的探针溶液，在375nm波长激发下，发射475nm的强烈蓝色荧光；分别加入200μM金属离子Hg²⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，Ag⁺，La³⁺后，Ag⁺使探针溶液的荧光有微弱的降低，只有Hg²⁺使探针溶液在475nm处的荧光显著降低(具体见图1)。其他金属离子的加入不改变探针溶液的荧光光谱，表明在此条件下探针溶液对Hg²⁺有荧光识别检测作用。

在N,N-二甲基甲酰胺/H₂O(19/1，v/v)溶液中，以375nm为荧光激发波长，取Hg²⁺储备液配制成不同浓度的Hg²⁺溶液，并加入在10μM探针溶液中，得到荧光光谱滴定曲线(具体见图2)。测定Hg²⁺浓度变化时探针溶液在475nm处的荧光强度，获得荧光光谱校正曲线(具体见图3)。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针荧光法检测Hg²⁺的浓度线性范围和检出限列于表1。

探针试剂检测Hg²⁺在475nm处的荧光强度在上述其他金属离子分别作为共存离子存在于探针试剂-Hg²⁺混合溶液中，当加入的共存金属离子浓度与Hg²⁺浓度相同时，其它金属离子对探针试剂检测Hg²⁺的荧光强度影响的相对偏差在5％以内，不干扰测定(具体见图4)。

2、检测Hg²⁺或Ag⁺：

设置荧光激发波长为368nm，在10mL容量瓶中加入1,4-二氧六环探针储备液(0.1mM，1mL)后，用1,4-二氧六环/水稀释至刻度，使1,4-二氧六环/水为19/1(v/v)。摇匀，制成探针溶液，取溶液3mL于1cm的比色皿中进行荧光光谱测定。在一系列10mL容量瓶中分别加入N,N-二甲基甲酰胺探针储备液(0.1mM，1mL)后，再分别加入金属离子Hg²⁺，Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺储备液(20mM，0.1mL)，进行荧光光谱测定。

在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，浓度为10μM的探针溶液在368nm波长激发下，发射430nm的强烈蓝色荧光；分别加入100μM金属离子Ag⁺，Hg²⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba^{2 +}，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺后，Ag⁺使探针溶液在430nm处的荧光峰红移至480nm，强度降低，溶液呈蓝绿色荧光；而Hg²⁺使探针溶液在430nm处的荧光峰红移至530nm，强度显著降低，溶液呈黄绿色荧光(具体见图5)。其他金属离子的加入不改变探针溶液的荧光光谱，表明在此条件下探针对Ag⁺、Hg²⁺有识别检测作用。

在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，以368nm为荧光激发波长，取不同量的Ag⁺储备液配制成不同浓度的Ag⁺溶液，并加入在10μM探针溶液中，得到荧光光谱滴定曲线(具体图6)。随Ag⁺溶液的加入，探针溶液在430nm处的荧光峰强度不断降低，在480nm处荧光峰强度逐渐增强，465nm处有等发射点，480nm与430nm处形成比率荧光。测定Ag⁺浓度变化时探针溶液在480nm与430nm处的比率荧光值，获得荧光光谱校正曲线(具体见图7)。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针荧光法检测Ag⁺的浓度线性范围和检出限列于表1。

在1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)溶液中，以368nm为荧光激发波长，取不同量的Hg²⁺储备液配制成不同浓度的Hg²⁺溶液，分别加入在浓度为10μM探针溶液中，得到荧光光谱滴定曲线(具体见图9)。随Hg²⁺溶液的加入，探针溶液在430nm处的荧光峰强度不断降低，而在530nm处荧光峰强度逐渐增强，500nm处有等发射点，530nm与430nm处形成比率荧光。测定Hg²⁺浓度变化时探针溶液在530nm与430nm处的比率荧光值，获得荧光光谱校正曲线(具体见图10)。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针荧光法检测Hg²⁺的浓度线性范围和检出限列于表1。

探针溶液检测Ag⁺的比率荧光强度在上述其他金属离子分别作为共存离子存在于探针-Ag⁺混合溶液中，当加入的共存金属离子浓度与Ag⁺浓度相当时，除Hg²⁺有较大影响外，其他金属离子对检测Ag⁺的比率荧光强度影响的相对偏差在5％以内，不干扰测定(具体见图8)。

探针溶液检测Hg²⁺的比率荧光强度在上述其他金属离子分别作为共存离子存在于探针-Hg²⁺混合溶液中，当加入包括Ag⁺在内的共存金属离子浓度与Hg²⁺浓度相当时，对检测Hg²⁺的比率荧光强度影响的相对偏差在5％以内，不干扰测定(具体见图11)。

3、检测F^-

设置荧光激发波长为355nm，在10mL容量瓶中加入乙腈探针储备液(0.1mM，2mL)后，用乙腈稀释刻度，摇匀，制成探针溶液，取溶液约3mL于1cm的比色皿中进行光谱测定。在一系列10mL容量瓶中分别加入探针溶液(0.1mM，2mL)后，再分别加入阴离子F^-，AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-(2mM，2mL)，用乙腈稀释至刻度，摇匀，进行荧光光谱测定。

在乙腈溶液中，浓度为20μM的探针溶液在355nm波长激发下，发射460nm的强烈蓝色荧光；分别加入400μM阴离子(F^-，AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-后，F^-使探针溶液在460nm的荧光强度显著降低，在650nm出现新的荧光峰，595nm处有等发射点，460nm与650nm处形成比率荧光。溶液呈现浅粉红色荧光(具体见图12)。其他阴离子的加入不改变探针的荧光光谱，表明在此条件下探针对F^-有识别检测作用。

在乙腈溶液中，以355nm为荧光激发波长，取Hg²⁺储备液配制成不同浓度的Hg²⁺溶液，并加入浓度为20(M探针溶液中得到荧光光谱滴定曲线(具体图13)。测定F^-浓度变化时探针溶液在460nm与650nm处的比率荧光值，获得荧光校正曲线(具体图14)。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针荧光法检测F^-的浓度线性范围和检出限列于表1。

探针溶液检测F^-在460nm与650nm处的比率荧光强度在上述其他阴离子分别作为共存离子存在于探针-F^-混合溶液中，当加入的共存阴离子浓度与F^-浓度相当时，其他阴离子对检测F^-的比率荧光强度影响的相对偏差在5％以内，不干扰测定(具体图15)。

表1探针荧光光谱法检测Hg²⁺、Ag⁺、F^-的分析参数

实施例4：

紫外-可见吸收光谱法对Hg²⁺、F^-的检测

(1)在10mL容量瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺探针储备液(0.1mM，2mL)，用N,N-二甲基甲酰胺/H₂O稀释至刻度，使N,N-二甲基甲酰胺/H₂O为2/3(v/v)，摇匀，制成探针溶液，取溶液约3mL于1cm的比色皿中进行紫外光谱测定。在一系列10mL容量瓶中分别加入N,N-二甲基甲酰胺探针储备液(0.1mM，2mL)后，再分别加入金属离子(Hg²⁺，Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺)储备液(20mM，0.1mL)，用N,N-二甲基甲酰胺/H₂O稀释至刻度，使N,N-二甲基甲酰胺/H₂O为2/3(v/v)，摇匀，取溶液约3mL于1cm的比色皿中进行紫外-可见吸收光谱测定。

在N,N-二甲基甲酰胺/H₂O为2/3(v/v)溶液中，浓度为20μM的探针溶液在270nm和360nm处有吸收峰；分别加入200μM金属离子(Hg²⁺，Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn^{2 +}，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺)后，只有Hg²⁺使探针溶液在270nm处的吸收峰红移至290nm处，而360nm处的吸收峰红移到400nm，同时在280nm、310nm和385nm处出现三个等吸收点，400nm与360nm处形成比率吸收，溶液呈黄色(具体见图16)。其他金属离子的加入不改变探针的吸收光谱，表明在此条件下探针对Hg²⁺有识别检测作用。

取Hg²⁺储备液配制成不同浓度的Hg²⁺溶液，并加入浓度为20μM的探针溶液中，得到紫外-可见吸收光谱滴定曲线(具体见图17)。测定Hg²⁺溶液浓度变化时探针在400nm与360nm处的比率吸收值，获得紫外-可见吸收校正曲线(具体见图18)。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针比率吸收法检测Hg²⁺的浓度线性范围和检出限列于表2。

探针溶液检测Hg²⁺在400nm与360nm处的比率荧光强度在上述其他金属离子分别作为共存离子存在于探针-Hg²⁺混合溶液中，当加入的共存金属离子浓度与Hg²⁺浓度相当时，其他金属离子对检测Hg²⁺的比率荧光强度影响的相对偏差在5％以内，不干扰测定(具体见图19)。

(2)在10mL容量瓶中加入N,N-二甲基甲酰胺探针储备液(0.1mM，2mL)，用N,N-二甲基甲酰胺稀释至刻度，摇匀，制成探针溶液，取溶液3mL于1cm的比色皿中进行紫外光谱测定。在一系列10mL容量瓶中分别加入N,N-二甲基甲酰胺探针储备液(0.1mM，2mL)后，再分别加入阴离子(F^-，AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-)储备液(2mM，1mL)，用N,N-二甲基甲酰胺稀释至刻度，摇匀，取溶液约3mL于1cm的比色皿中进行紫外-可见吸收光谱测定。

N,N-二甲基甲酰胺溶液中，浓度为20μM的探针溶液270nm和360nm处有吸收峰；分别加入200μM阴离子(F^-，AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-)后，只有F^-使探针在360nm和270nm处的吸收峰逐渐减弱，在500nm处出现新吸收峰，395nm处出现等吸收点，500nm与360nm处形成比率吸收，溶液呈黄色(具体见图20)。其他阴离子的加入不改变探针溶液的吸收荧光光谱，表明在此条件下探针溶液对F^-有识别检测作用。

取F^-储备液，配制成不同浓度的F^-溶液，并分别加入浓度为20μM的探针溶液中，得到紫外-可见吸收光谱滴定曲线(具体见图21)。测定F^-浓度变化时探针溶液在360nm与500nm处的比率吸收值，获得紫外-可见吸收校正曲线(具体见图22)。由校正曲线的斜率和测定10次空白值的标准偏差，测定并计算得到探针溶液比率吸收法检测F^-的浓度线性范围和检出限列于表2。

探针溶液检测F^-在360nm与500nm处的比率吸光度在上述其他阴离子分别作为共存离子存在于探针-F^-混合溶液中，当加入的共存阴离子浓度与F^-浓度相当时，其他阴离子对检测F^-的比率吸光度影响的相对偏差在5％以内，不干扰测定(具体见图23)。

表2探针紫外-可见吸收光谱法检测Hg²⁺、F^-的分析参数

实施例5：

目视法定性检测Hg²⁺、Ag⁺以及F^-离子

(1)在365nm紫外灯下，浓度为10μM的探针溶液呈蓝色荧光；加入50μM的Hg²⁺后探针溶液荧光立即猝灭；而分别加入50μM的其他金属离子Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，Ag⁺，La³⁺后，探针溶液仍然呈蓝色荧光，无荧光猝灭现象(具体见图24)，由此可目视检测浓度大于等于50μM的Hg²⁺；所述探针溶液这样配制：取探针试剂(按实施例1进行制备)，用N,N-二甲基甲酰胺配制储备液，再用N,N-二甲基甲酰胺/水(v/v，19/1)稀释，制成浓度为10μM的探针溶液。

(2)365nm紫外灯下，浓度为10μM的探针溶液呈蓝色荧光；加入100μM的Ag⁺后探针溶液呈蓝绿色荧光；加入50μM的Hg²⁺后探针溶液呈黄绿色荧光；而分别加入100μM的其他金属离子Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺后，探针溶液仍然呈蓝色荧光(具体见图25)，由此可目视检测浓度大于等于100μM的Ag⁺和50μM的Hg²⁺；所述探针溶液这样配制：取探针试剂(按实施例1进行制备)，用1,4-二氧六环配制储备液，再用1,4-二氧六环/水(v/v，19/1)稀释，制成浓度为10μM的探针溶液。

(3)365nm紫外灯下，浓度为20μM的探针溶液的乙腈溶液呈蓝色荧光；加入400μM的F^-后探针溶液呈浅粉色荧光；而分别加入400μM的其他阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-后，探针溶液仍然呈蓝色荧光(具体见图26)，由此可目视检测浓度大于等于400μM的F^-；所述探针溶液这样配制：取探针试剂(按实施例1进行制备)，用乙腈配制储备液，再用乙腈稀释制成浓度为20μM的探针溶液。

(4)日光下，浓度为20μM的探针溶液呈无色；加入10μM的Hg²⁺后探针溶液呈黄色；而分别加入10μM的其他金属离子Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺、Zn²⁺、Al³⁺、Co²⁺，Ni²⁺，Cu^{2 +}，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺后，探针溶液仍然呈无色(具体见图27)，由此可目视检测浓度大于等于10μM的Hg²⁺；所述探针溶液这样配制：取探针试剂(按实施例1进行制备)，用N,N-二甲基甲酰胺配制储备液，再用N,N-二甲基甲酰胺/水(2/3，v/v)稀释，制成浓度为20μM的探针溶液。

(5)日光下，浓度为10μM的探针溶液呈无色；加入10μM的F^-后探针溶液呈黄色；分别加入10μM的其他阴离子AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-后，探针溶液仍然呈无色(具体见图28)，由此可目视检测浓度大于等于10μM的F^-；所述探针溶液这样配制：取探针试剂(按实施例1进行制备)，用N,N-二甲基甲酰胺配制储备液，再用N,N-二甲基甲酰胺稀释，制成浓度为10μM的探针溶液。

Claims (3)

1.一种2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的应用，其特征在于：包括

(1)作为荧光光谱法或紫外-可见吸收光谱法中用于检测溶液中微量Hg²⁺、Ag⁺以及F^-的荧光探针试剂或比色探针试剂；

(2)用于目视法中定性检测Hg²⁺、Ag⁺以及F^-；

作为荧光光谱法或紫外-可见吸收光谱法中用于检测溶液中微量Hg²⁺、Ag⁺以及F^-的荧光探针试剂或比色探针试剂时，检测Hg²⁺、Ag⁺及F^-的方法为：

(1)荧光光谱法检测Hg²⁺：在体积比为19/1的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，以375nm为荧光激发波长，探针在475nm处的荧光强度降低与Hg²⁺浓度呈线性关系，用校正曲线法检测Hg²⁺，Hg²⁺浓度的线性范围为0.9-12.0μM，检测限为34.6nM；

(2)紫外-可见吸收光谱法检测Hg²⁺：在体积比为2/3的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，探针在400nm与360nm的比率吸光度值与Hg²⁺浓度呈线性关系，用校正曲线法检测Hg²⁺，Hg²⁺浓度的线性范围为1.0-10.0μM，检测限为0.82μM；

(3)荧光光谱法检测Ag⁺：在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水的溶液中，以368nm为荧光激发波长，探针在480nm与430nm的比率荧光强度值与Ag⁺浓度呈线性关系，用校正曲线法检测Ag⁺，Ag⁺浓度的线性范围为0.8-10.0μM，检测限为49.7nM；

(4)荧光光谱法检测Hg²⁺：在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中，以368nm为荧光激发波长，探针在530nm与430nm的比率荧光强度值与Hg²⁺浓度呈线性关，用校正曲线法检测Hg²⁺，Hg²⁺浓度的线性范围为0.7-10.0μM，检测限为30.5nM；

(5)荧光光谱法检测F^-：在乙腈溶液中，以355nm为荧光激发波长，探针在460nm与650nm的比率荧光强度值与F^-浓度呈线性关系，用校正曲线法检测F^-，F^-浓度的线性范围为1.6-22.0μM，检测限为0.41μM；

(6)紫外-可见吸收光谱法检测F^-：在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，探针在360nm与500nm的比率吸光度值与F^-浓度呈正比关系，用校正曲线法检测F^-，F^-浓度的线性范围为1.8-19.0μM，检测限为0.47μM；

所述探针试剂的化学结构式为：

；

所述探针试剂主要由按重量份计算的浓硫酸41份、间硝基苯磺酸钠17.5份、硼酸2.4份、FeSO₄·7H₂O 1.4份、2-氨基-6-甲基吡啶4.32份、水杨醛0.51份以及按体积份计算的丙三醇12.5份和乙酸酐10份制备而成；所述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂按照以下路线合成：

；

所述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂制备方法具体包括以下步骤：

a.中间体2-甲基萘啶的合成：

冰浴条件下，在三口瓶中加入浓H₂SO₄，搅拌下依次加入间硝基苯磺酸钠、硼酸、FeSO₄·7H₂O、丙三醇和2-氨基-6-甲基吡啶，混匀后再加入48-52℃的温水，在133-137℃下回流2-3h，冷却至室温，用48-52％的NaOH溶液调至碱性，抽滤，水溶液用氯仿萃取2-4次，有机层干燥，旋蒸除去溶剂，得粗品，用环己烷重结晶粗品，即得2-甲基萘啶；

b.2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶的合成：

将上述2-甲基萘啶置于微波反应管中，加入2-甲基萘啶，用乙酸酐溶解，在温度125-135℃下，控制微波功率40-60W，微波反应35-45min，反应结束后，减压浓缩除去溶剂乙酸酐，得油状的粘稠液体，用热乙醇溶解，再加入丙酮重结晶，析出黄色粉末，即得2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶。

2.如权利要求1所述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的应用，其特征在于：

所述(1)在体积比为19/1的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中荧光光谱法检测Hg²⁺时，其他共存金属离子为Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Hg²⁺相同时，对Hg²⁺测定不干扰；

所述(2)在体积比为2/3的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中紫外-可见吸收光谱法检测Hg²⁺时，其他共存金属离子为Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Hg²⁺相同时，对Hg²⁺测定不干扰；

所述(3)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水的溶液中荧光光谱法检测Ag⁺时，其他共存金属离子为Hg²⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Ag⁺相同时，对Ag⁺的测定不干扰；

所述(4)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中荧光光谱法检测Hg²⁺时，其他共存金属离子为Ag⁺，Li⁺，Na⁺，K⁺，Mg²⁺，Ca²⁺，Ba²⁺，Sr²⁺，Zn²⁺，Al³⁺，Co²⁺，Ni²⁺，Cu²⁺，Zn²⁺，Pb²⁺，Cd²⁺，La³⁺之一，在浓度与Hg²⁺相同时，对Hg²⁺的测定不干扰；

所述(5)在乙腈溶液中荧光光谱法检测F^-时，其他共存阴离子为AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-之一，在浓度与F^-相同时，对F^-的测定不干扰；

所述(6)在N,N-二甲基甲酰胺溶液中紫外-可见吸收光谱法检测F^-时，其他共存阴离子为AcO^-，HSO₄ ^-，H₂PO₄ ^-，PF₆ ^-，ClO₄ ^-，Cl^-，Br^-，I^-，NO₃ ^-之一，在浓度与F^-相同时，对F^-的测定不干扰。

3.如权利要求1所述的2-(2’-羟基苯乙烯基)萘啶探针试剂的应用，其特征在于：用目视法定性检测Hg²⁺、Ag⁺以及F^-时，检测方法包括：

(1)在体积比为19/1的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，Hg²⁺的加入使探针溶液蓝色荧光消失，上述其他金属离子无此现象，可目视检测浓度大于等于50μM的Hg²⁺；

(2)在体积比为2/3的N,N-二甲基甲酰胺/水的溶液中，日光下，探针溶液呈无色，Hg²⁺的加入使探针溶液由无色变为黄色，上述其他金属离子无此现象，可目视检测浓度大于等于10μM的Hg²⁺；

(3)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，Ag⁺的加入使探针溶液荧光由蓝色变为蓝绿色，可目视检测浓度大于等于100μM的Ag⁺；

(4)在体积比为19/1的1,4-二氧六环/水溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，Hg²⁺的加入使探针溶液荧光由蓝色变为黄绿色，上述其他金属离子无此现象，可目视检测浓度大于等于50μM的Hg²⁺；

(5)在乙腈溶液中，365nm紫外灯下，探针溶液呈蓝色荧光，F^-的加入使探针溶液荧光由蓝色变为浅粉红色，上述其他阴离子无此现象，由此可目视检测浓度大于等于400μM的F^-；

(6)在N,N-二甲基甲酰胺溶液中，日光下，探针溶液呈无色，F^-的加入使探针溶液由无色变为黄色，上述其他阴离子无此现象，由此可目视检测浓度大于等于10μM的F^-。