一种光电双响应汞离子探针及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明属于离子探针领域，具体涉及一种光电双响应汞离子探针及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
汞离子是一种剧毒的重金属离子，一旦进入环境很难降解并可以通过食物链进入人体，从而导致许多严重的健康问题，例如大脑损害、脏器衰竭以及各种认知和运动上的疾病，所以有效检测汞离子对于保护环境、发展绿色工业和保证人民身体健康都有着极为重要的意义。
[0003]
利用有机小分子来实现汞离子检测的离子探针法，具有灵敏度高、选择性好、可实时在线监测、操作简便、成本低、可在生物体中使用等诸多优点，是目前离子检测分析的热门研究领域。已报道的汞离子探针大多为荧光探针(如中国专利cn106256829a、中国专利cn110487761a)，只能利用荧光信号响应进行汞离子检测，检测通道相对单一，且荧光易受检测环境影响而发生淬灭，所以荧光探针的应用受到一定限制。电化学活性基团作离子探针的信号单元具有其独特的优势，电化学信号不会因为检测环境的变化而消失，同时通过电化学技术还可对探针分子的识别行为进行有效地开关和调控。若在荧光分子中同时引入电化学基团则可形成光电双信号响应通道。相比于单一信号响应的离子探针，多信号响应的离子探针能更准确地检测待测物，适用范围更广。目前，光电双响应汞离子探针的研究相对较少。


技术实现要素：

[0004]
为解决现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种具有光电双响应基团的探针，并以二茂铁为电信号响应中心，以芳香杂环为光信号响应中心，通过荧光、电化学等信号的改变对hg
2+
离子做出识别响应。该探针分子集成了荧光探针和电化学探针的优点，可以多通道、高选择性地检测hg
2+
离子，检测限可达5.82
×
10-6
～6.76
×
10-6
m，并可以将其作为离子探针应用于高灵敏和高选择性地检测hg
2+
离子。
[0005]
本发明的目的之一在于提供一种光电双响应汞离子探针，其特征在于，所述的探针结构通式为：
[0006][0007]
其中，式中的ar为
[0008]
本发明探针的设计：上述光电双响应汞离子探针以2-二茂铁基咪唑并[4,5-b] 吡啶为母体，在咪唑并吡啶环的5位上以σ键连接的3-吡啶基或2-噻吩基，构建了一条柔性识别侧臂；增加了n或s原子可提高探针对离子的结合能力；侧臂识别位点位置可随σ键和茂环的旋转而发生变化，高选择性地结合hg
2+
离子。探针分子以二茂铁为电信号响应单元，以芳香杂环为荧光信号响应单元，可对hg
2+
离子产生荧光和电化学双重信号响应，提高hg
2+
离子的检测效率。
[0009]
本发明的另一目的在于提供上述光电双响应汞离子探针的制备方法，包括将二茂铁甲醛、2,3-二氨基-6-溴吡啶、硼酸衍生物反应后得到所述的光电双响应汞离子探针，合成路径如下：
[0010][0011]
其中，ar基团为
[0012]
by
2
基团为
[0013]
具体包括以下步骤：
[0014]
步骤一、将二茂铁甲醛和2,3-二氨基-6-溴吡啶加入到溶剂a中，加热反应，得到中间化合物(2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶)；
[0015]
步骤二、将步骤一中得到的中间化合物(2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶)、硼酸衍生物加入到溶剂b中，加热反应后，即得到所述的光电双响应汞离子探针；
[0016]
其中，上述硼酸衍生物结构式为
[0017][0018]
其中，ar基团为
[0019]
by
2
基团为
[0020]
上述制备方法步骤一中，所述的溶剂a选自醇、醚、酯、芳烃中的至少一种，优选选自乙醇、n
’
n-二甲基甲酰胺、1,4-二氧六环、硝基苯中的至少一种；以每mmol二茂铁甲醛来计，所述溶剂a用量为1～20ml；所述的二茂铁甲醛和 2,3-二氨基-6-溴吡啶的摩尔比为1：(0.8～1.5)，优选为1：(1～1.2)；步骤一中所述的反应温度为40～120℃，优选为70～80℃；
[0021]
上述制备方法步骤二中，所述的硼酸衍生物选自3-吡啶硼酸、2-噻吩硼酸、 3-吡啶硼酸频哪醇酯、2-噻吩硼酸频哪醇酯中的至少一种；所述的中间化合物、硼酸衍生物的摩尔比为1：(1～1.5)，优选为1：(1.1～1.3)；所述的溶剂b选自醇、醚、酯、芳烃中的至少一种，优选选自1,4-二氧六环、甲苯、四氢呋喃、乙醇中的至少一种；以每mmol中间化合物来计，所述溶剂b用量为1～80ml；所述步骤二中的反应在惰性气体保护下进行，惰性气体可以是常用的氮气、氩气等；步骤二中的反应温度为40～120℃，优选为80～100℃。
[0022]
上述制备方法中，所述步骤一和步骤二中还需要加入催化剂；
[0023]
步骤一中的催化剂选自碘代物、酸类催化剂中的至少一种；以每mmol二茂铁甲醛来计，所述的碘代物用量为0～1.5mmol，优选为1.0～1.2mmol；所述的酸类催化剂用量为0.2～100mmol，优选为1～80mmol；所述的碘代物选自碘化钾、碘中的至少一种；所述的酸类催化剂选自冰醋酸、盐酸、磷酸中的至少一种；
[0024]
步骤二中的催化剂选自钯催化剂、有机膦催化剂中的至少一种；以每mmol 中间化合物来计，所述的钯催化剂用量为0.05～0.4mmol，优选为0.1～0.3mmol；所述的有机膦催化剂用量为0～1.2mmol，优选为0.1～0.9mmol；所述的钯催化剂选自三(二亚苄基丙酮)二钯、四(三苯基膦)钯、双(三苯基膦)二氯化钯、双(三苯基膦)二氯化钯、[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯、氯化钯、醋酸钯中的至少一种；所述的有机膦催化剂选自三环己基膦、2
’-
二环己基膦苯乙酮缩乙二醇、 2-双环己基膦-2
’
,6
’-
二甲氧基联苯、三苯基膦中的至少一种。
[0025]
步骤二中还加入碱性溶液，所述的碱性溶液中碱性化合物选自无机碱、有机碱中的至少一种，优选选自磷酸钾、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、氢氧化钠、丁醇钠中的至少一种；以每mmol中间化合物来计，所述的碱性化合物用量为 1.0～3.0mmol，优选为1.1～2.5mmol。步骤二中加入的碱性化合物可以活化硼酸类衍生物，促进其与中间化合物反应。
[0026]
上述制备方法中，所述的步骤一和步骤二反应后得到的化合物还需经中和、萃取、水洗、除水、除溶剂、提纯处理。其中，所述的中和采用碱性化合物进行中和，中和用碱性化合物选自碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾、氢氧化钠中的至少一种；所述的萃取采用的溶剂选自乙酸乙酯、二氯甲烷中的至少一种；所述的除水采用无机干燥剂进行干燥除水，其中的无机干燥剂选自无水氯化钙、无水硫酸镁、分子筛中的至少一种；所述的除溶剂采用减压蒸馏的方式；所述的提纯处理采用柱层析方法或重结晶技术进行提纯，柱层析方法中的填料选自硅胶，所述的硅胶粒径选自100～500目，优选选自200～300目；洗脱溶剂选自石油醚、乙酸乙酯、二氯甲烷、甲醇、乙醇中的至少两种，优选选自石油醚、乙酸乙酯/二氯甲烷、乙酸乙酯/甲醇、乙酸乙酯/石油醚中的至少一种，更优选选自石油醚、体积比为1:4～1:15
的乙酸乙酯/二氯甲烷、体积比为2:1～10:1 的乙酸乙酯/甲醇、体积比为1:1～1:5的乙酸乙酯/石油醚的至少一种。本发明上述提纯处理也可以采用常用的重结晶技术来提纯得到的化合物。
[0027]
本发明的再一目的在于提供一种上述光电双响应汞离子探针或者由上述制备方法得到的光电双响应汞离子探针的应用，所述的探针用于检测hg
2+
离子，可以采用荧光光谱法或电化学方法选择性检测hg
2+
离子，具体包括以下步骤：
[0028]
先将所述的光电双响应汞离子探针溶液与待测样品溶液充分接触后得到检测体系，测试所述检测体系的荧光光谱，测试样品中hg
2+
离子的含量；
[0029]
先将所述的光电双响应汞离子探针溶液与待测样品溶液充分接触后得到检测体系，采用标准三室电极体系，在室温条件下利用循环伏安法测定所述体系的电化学性质。
[0030]
上述检测方法中，所述的光电双响应汞离子探针溶液的溶剂选自有机溶剂、水中的至少一种，优选选自甲醇、乙腈、水中的至少一种；所述的待测样品溶液的溶剂选自有机溶剂、水中的至少一种，优选选自甲醇、乙腈、水中的至少一种；所述的光电双响应汞离子探针溶液的浓度为1
×
10-5
～1
×
10-4
mol/l；所述的待测样品溶液的浓度为2
×
10-3
～3
×
10-3
mol/l；所述的荧光光谱法的测试范围为 370～800nm；所述的电极体系的电解质为[(n-c
4
h
9
)n]clo
4
、[(n-c
4
h
9
)n]f
6
po
4
中的至少一种。
[0031]
本发明上述探针分子，其检测性能具体采用以下过程进行评价：
[0032]
荧光光谱评价：配制浓度为1
×
10-5
～1
×
10-4
mol/l的探针分子溶液(溶剂可选用有机溶剂/水的混合溶剂，例如，有机溶剂:水＝1:1(v:v))和2
×
10-3
～3
×
10-3
mol/l 不同金属离子的水溶液。取一定量的探针分子溶液与1当量金属离子水溶液混合后，用360nm紫外光激发，在370～650nm范围内测定探针分子及其与不同离子混合液的荧光发射光谱。结果表明，hg
2+
离子对探针分子有明显的荧光淬灭作用，而其余离子没有显著的变化，这说明探针分子对hg
2+
离子有明显的荧光识别选择性。
[0033]
电化学评价：电化学测定采用标准三室电极体系，以[(n-c
4
h
9
)n]clo
4
为支持电解质，在室温条件下利用循环伏安(cv)测定探针分子及其与不同离子混合液的电化学性质。结果表明，探针分子具有可逆的氧化还原性质；当加入1 当量的hg
2+
离子溶液后，探针分子中二茂铁基的氧化还原电位明显向阳极移动，其选择性表现为加入其它离子后探针的氧化电位没有明显变化。
[0034]
经实验验证，检测体系中的hg
2+
离子时，至少不受下列离子的干扰：na
+
、 mg
2+
、ca
2+
、sr
2+
、ba
2+
、mn
2+
、co
2+
、ni
2+
、cu
2+
、zn
2+
、ag
+
、cd
2+
和pb
2+
离子。
[0035]
现有技术中基于荧光响应识别hg
2+
离子的分子探针报道较多，但是光电双信号通道响应的hg
2+
离子的分子探针报道还比较少。本发明提供的结构式i所示的探针分子，其特有的整体结构能够选择性地与hg
2+
离子结合，实现hg
2+
离子的多通道、高选择、高灵敏检测。
[0036]
探针分子结构中，二茂铁具有优良的单电子可逆氧化还原特性，是首选电化学信号报告中心。咪唑并吡啶含有荧光活性的平面共轭结构，且分子中的多个n原子能与pb
2+
、hg
2+
、zn
2+
等离子进行选择性配位，将它与电活性的二茂铁结合可构建一种光电双通道响应的重金属离子探针。以2-二茂铁基咪唑并 [4,5-b]吡啶作为离子探针的母体，在咪唑并吡啶环上引入含氮基团(吡啶)或含硫基团(噻吩)，增加的n、s原子可提高其对hg
2+
的选择性，同时增加的芳香杂环也可提高分子的荧光性能。此类分子对汞离子的识别信息可由荧光、
紫外及电化学等多种通道进行传递，是高灵敏、高选择性的光电双通道汞离子探针。
[0037]
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
[0038]
(1)本发明的探针以二茂铁为电信号响应中心，以咪唑并吡啶及芳香杂环为光信号响应中心，具有荧光、电化学等多信号响应功能；
[0039]
(2)本发明提供探针分子特有的整体结构可以很好地与hg
2+
离子结合，探针集成了电化学探针和荧光探针的优点，可以多通道、高选择性地检测hg
2+
离子，最低检测限可达5.82
×
10-6
m；
[0040]
(3)本发明的探针结构稳定，合成方法简单，具有广阔的应用前景。
附图说明
[0041]
图1为本发明实施例1的探针与不同金属离子作用后的荧光发射光谱；
[0042]
图2为本发明实施例2的探针与不同金属离子作用后的荧光发射光谱；
[0043]
图3为本发明实施例1的探针与不同金属离子作用后的荧光强度对比图；
[0044]
图4为本发明实施例2的探针与不同金属离子作用后的荧光强度对比图；
[0045]
图5为本发明实施例1的探针荧光识别hg
2+
离子的竞争离子实验结果；
[0046]
图6为本发明实施例2的探针荧光识别hg
2+
离子的竞争离子实验结果；
[0047]
图7为本发明实施例1的探针与不同含量hg
2+
离子作用后的荧光发射光谱；
[0048]
图8为本发明实施例2的探针与不同含量hg
2+
离子作用后的荧光发射光谱；
[0049]
图9为本发明实施例1的探针与不同金属离子作用后的循环伏安图；
[0050]
图10为本发明实施例1的探针与不同金属离子作用后的方波伏安图；
[0051]
图11为本发明实施例2的探针与不同金属离子作用后的循环伏安图。
具体实施方式
[0052]
下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。
[0053]
实施例中所采用的测试仪器如下：
[0054]
g9800a荧光光谱仪，美国agilent公司；
[0055]
chi-760c电化学分析仪，上海辰华仪器有限公司；采用三电极工作系统：铂工作电极，ag/agcl作为参比电极，铂丝作为对电极。
[0056]
实施例中所采用的化合物均为市售常用化学品。
[0057]
实施例1
[0058]
2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0059]
在100ml的圆底烧瓶中加入二茂铁甲醛(500mg，2.3mmol)，2,3-二氨基-6
-ꢀ
溴吡啶(432mg，2.3mmol)，碘化钾(415mg，2.5mmol)，冰醋酸(10ml)和无水乙醇15ml。加热回流6h，用薄层层析法来监测反应过程。反应完成后冷却至室温。将反应液用碳酸钠水溶液中和至中性。用乙酸乙酯萃取3次(3
×
30ml)，合并有机相，水洗三次，无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目硅胶进行柱层析，用体积比为1：8的乙酸乙酯/二氯甲烷洗脱。收集橙红色的第3带，减压蒸出溶剂，得518mg橙色固体，产率59％。
1
h nmr
(500mhz,dmso-d
6
)δ13.06(br s,1h),7.82(d,1h),7.33(d,1h),5.09(s, 2h),4.54(s,2h),4.12(s,5h).
13
c-nmr(125mhz,dmso)δ133.77,132.62, 120.92,112.48,73.1668.20,70.9670.05.ms(ei):m/z calced.for c
16
h
13
febrn
3 [m
+
]:382.04,found 382.00.
[0060]
探针化合物：2-二茂铁基-5-(3-吡啶基)咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0061]
在氩气保护下，向25ml史莱克瓶中分别加入2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b] 吡啶(100mg，0.26mmol)，3-吡啶硼酸(42mg，0.34mmol)，三(二亚苄基丙酮) 二钯(46mg，0.05mmol)、三环己基膦(36mg，0.13mmol)和1,4-二氧六环2.67 ml。再加入磷酸钾(93mg，0.44mmol)的水溶液1.33ml。加热至100℃反应2 h。薄层层析法来监测反应过程。反应完成后冷却至室温。将反应液加水稀释后，用乙酸乙酯萃取3次(3
×
10ml)。合并有机相，水洗三次，无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目硅胶进行柱层析，依次用石油醚、体积比为5:1的乙酸乙酯/甲醇洗脱。收集橙红色的第3带，减压蒸出溶剂，得77mg橙色固体，产率78％。
1
h nmr(500mhz,dmso-d
6
)δ13.23(br s,1h),9.30(d,1h),8.59(d,1h),8.44(d,1h),7.98(d,1h),7.85(d,1h),7.52(q, 1h),5.15(s,2h),4.54(s,2h),4.13(s,5h).
13
c-nmr(125mhz,dmso)δ157.03, 149.37,148.09,135.48,134.06,124.21,115.26,109.58,97.60,73.83,70.80,70.01, 68.19.ms(ei):m/z calced.for c
21
h
16
febrn
4
[m
+
]:380.02,found 380.00.
[0062]
实施例2
[0063]
2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0064]
在100ml的圆底烧瓶中加入二茂铁甲醛(500mg，2.3mmol)，2,3-二氨基-6
-ꢀ
溴吡啶(470mg，2.5mmol)，碘化钾(382mg，2.3mmol)，冰醋酸(5.3ml)和n
’
,n
-ꢀ
二甲基甲酰胺20ml。加热回流并用薄层层析法来监测反应过程。反应完成后冷却至室温。将反应液用碳酸钾水溶液中和至中性。用二氯甲烷萃取3次(3
×
30 ml)，合并有机相，水洗三次，无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目硅胶进行柱层析，用体积比为1：6的乙酸乙酯：二氯甲烷洗脱。收集橙红色的第3带，减压蒸出溶剂，得500mg橙色固体，产率 57％。
[0065]
探针化合物：2-二茂铁基-5-(2-噻吩基)咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0066]
在氩气保护下，向25ml史莱克瓶中分别加入2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b] 吡啶(100mg，0.26mmol)，2-噻吩硼酸(32mg，0.29mmol)，三(二亚苄基丙酮) 二钯(46mg，0.05mmol)，三环己基膦(34mg，0.12mmol)和1,4-二氧六环2.67ml。再加入磷酸钾(93mg，0.44mmol)的水溶液1.33ml。加热至100℃反应1.5h。薄层层析法监测反应进程。反应完成后，将深红色反应液冷却至室温。将反应液加水稀释后，用乙酸乙酯萃取3次(3
×
10ml)，合并有机相，水洗三次后用无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目的硅胶柱层析，依次用石油醚、体积比为1：1的乙酸乙酯：石油醚淋洗。得橙色固体82mg，产率82％。
1
h nmr(500mhz,dmso-d
6
)δ13.18(br s,1h),7.91(d,1h), 7.75(t,1h),7.73(s,1h),7.58-7.57(m,1h),7.15-7.14(m,1h),5.11(s,2h),4.52(s, 2h),4.12(s,5h).
13
c nmr(125mhz,dmso-d
6
)δ155.55,145.61,145.53,131.68, 131.49,128.64,128.32,127.04,124.09,113.35,73.27,70.30,69.54,67.57.ms(ei): m/z calced.for c
20
h
15
febrn
3
s[m
+
]:385.03,found 385.00.
[0067]
实施例3
[0068]
2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0069]
在100ml的圆底烧瓶中加入二茂铁甲醛(500mg，2.3mmol)，2,3-二氨基-6
-ꢀ
溴吡啶(526mg，2.8mmol)，碘化钾(465mg，2.8mmol)，磷酸(2.4ml)和1,4
-ꢀ
二氧六环20ml。加热回流并用薄层层析法来监测反应过程。反应完成后冷却至室温。将反应液用氢氧化钠水溶液中和至中性。用乙酸乙酯萃取3次(3
×
30ml)，合并有机相，水洗三次，无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目硅胶进行柱层析，用体积比为1：4的乙酸乙酯：二氯甲烷洗脱。收集橙红色的第3带，减压蒸出溶剂，得440mg橙色固体，产率50％。
[0070]
探针化合物：2-二茂铁基-5-(3-吡啶基)咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0071]
在氩气保护下，向25ml史莱克瓶中分别加入2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b] 吡啶(100mg，0.26mmol)，3-吡啶硼酸(38mg，0.31mmol)，四(三苯基膦)钯(30mg， 0.026mmol)、2
’-
二环己基膦苯乙酮缩乙二醇(10mg，0.029mmol)和甲苯8ml。再加入碳酸钾(40mg，0.29mmol)的水溶液2ml。加热回流反应并薄层层析法监测反应进程。反应完成后冷却至室温。将反应液加水稀释后，用乙酸乙酯萃取3次(3
×
10ml)。合并有机相，水洗三次，无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目硅胶进行柱层析，依次用石油醚、体积比为2：1的乙酸乙酯：甲醇洗脱。收集橙红色的第3带，减压蒸出溶剂，得 73mg橙色固体，产率74％。
[0072]
实施例4
[0073]
2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0074]
在100ml的圆底烧瓶中加入二茂铁甲醛(500mg，2.3mmol)，2,3-二氨基-6
-ꢀ
溴吡啶(470mg，2.5mmol)，碘化钾(415mg，2.5mmol)，浓盐酸(38μl)和硝基苯10ml。加热回流并用薄层层析法来监测反应过程。反应完成后冷却至室温。将反应液用氢氧化钾水溶液中和至中性。用乙酸乙酯萃取3次(3
×
30ml)，合并有机相，水洗三次，无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目硅胶进行柱层析，用体积比为1：15的乙酸乙酯：二氯甲烷洗脱。收集橙红色的第3带，减压蒸出溶剂，得264mg橙色固体，产率30％。
[0075]
探针化合物：2-二茂铁基-5-(2-噻吩基)咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0076]
在氩气保护下，向25ml史莱克瓶中分别加入2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b] 吡啶(100mg，0.26mmol)，2-噻吩硼酸(32mg，0.29mmol)，三(二亚苄基丙酮) 二钯(73mg，0.08mmol)，三环己基膦(67mg，0.24mmol)和四氢呋喃16ml。再加入碳酸钠(69mg，0.65mmol)的水溶液4ml。加热回流反应并薄层层析法监测反应进程。反应完成后，将深红色反应液冷却至室温。将反应液加水稀释。用乙酸乙酯萃取3次(3
×
10ml)，合并有机相，水洗三次后用无水cacl
2
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目的硅胶柱层析，依次用石油醚、体积比为1：5的乙酸乙酯：石油醚淋洗。得橙色固体75mg，产率75％。
[0077]
实施例5
[0078]
2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0079]
采用实施例1中制备工艺制备得到2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶。
[0080]
探针化合物：2-二茂铁基-5-(3-吡啶基)咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0081]
在氩气保护下，向25ml史莱克瓶中分别加入2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b] 吡啶(100mg，0.26mmol)，2-吡啶硼酸频哪醇酯(64mg，0.31mmol)，[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯(37mg，0.05mmol)和1,4-二氧六环8ml。再加入氢氧化钠(20mg，0.5mmol)的水
溶液2ml。加热回流反应并薄层层析法监测反应进程。反应完成后冷却至室温。将反应液加水稀释后，用乙酸乙酯萃取3 次(3
×
10ml)。合并有机相，水洗三次，无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300目硅胶进行柱层析，依次用石油醚、体积比为10：1的乙酸乙酯：甲醇洗脱。收集橙红色的第3带，减压蒸出溶剂，得69mg 橙色固体，产率70％。
[0082]
实施例6
[0083]
2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0084]
采用实施例1中制备工艺制备得到2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b]吡啶。
[0085]
探针化合物：2-二茂铁基-5-(2-噻吩基)咪唑并[4,5-b]吡啶的合成
[0086]
在氩气保护下，向25ml史莱克瓶中分别加入2-二茂铁基-5-溴咪唑并[4,5-b] 吡啶(100mg，0.26mmol)，2-噻吩硼酸频哪醇酯(61mg，0.29mmol)，醋酸钯 (11mg，0.05mmol)，2-双环己基膦-2',6'-二甲氧基联苯(41mg，0.10mmol)和二氧六环10ml。再加入磷酸钾(110mg，0.52mmol)的水溶液2ml。加热回流反应并薄层层析法监测反应进程。反应完成后，将深红色反应液冷却至室温。将反应液加水稀释后，用乙酸乙酯萃取3次(3
×
10ml)，合并有机相，水洗三次后用无水mgso
4
干燥。过滤后减压除去溶剂，得到棕红色固体。用200～300 目的硅胶柱层析，依次用石油醚、体积比为1：2的乙酸乙酯：石油醚淋洗。得橙色固体76mg，产率76％。
[0087]
实施例7
[0088]
实施例1～2制备的探针在荧光检测方法中对各离子的作用
[0089]
分别在100ml容量瓶中配制1
×
10-4
mol/l的实施例1和实施例2的探针分子甲醇溶液，在25ml容量瓶中，配制浓度为2.5
×
10-3
mol/l的不同金属离子水溶液；1ml 1
×
10-4
mol/l的探针分子甲醇溶液加入1ml去离子水，分别与40ul 上述的各离子溶液混合均匀后，在370～650nm范围内测试其荧光发射光谱(激发波长为360nm和385nm)。
[0090]
图1～6结果表明，实施例1和实施例2的探针分子仅对hg
2+
离子具有荧光响应；实施例1和实施例2的探针分子分别在360nm和385nm的紫外光激发下，在400nm处和420nm处分别出现强荧光发射峰(在手提紫外灯360nm照射下，肉眼可见明显蓝色荧光)。加入hg
2+
离子之后，其荧光发生明显淬灭，实施例1 的探针在400nm处的荧光发射峰强度降低为原来的1/5，实施例2的探针在 420nm处的荧光发射峰强度降低为原来的1/48。其选择性表现在加入na
+
、mg
2+
、 ca
2+
、sr
2+
、ba
2+
、mn
2+
、co
2+
、ni
2+
、cu
2+
、zn
2+
、ag
+
、cd
2+
和pb
2+
离子后，其荧光性质并未产生明显的变化。
[0091]
实施例8
[0092]
实施例1～2制备的探针在荧光检测方法中对hg
2+
离子的作用
[0093]
分别在100ml容量瓶中配制1
×
10-4
mol/l的实施例1和实施例2的探针分子甲醇溶液，在25ml容量瓶中，配制成浓度为2.5
×
10-3
mol/l的hg
2+
离子水溶液；1ml 1
×
10-4
mol/l的探针分子甲醇溶液加入1ml去离子水，分别与0，4，8， 12，16，20，24，28，32，36，40ul上述的1ml离子水溶液混合后，在370～650nm 范围内测试其荧光发射光谱(激发波长为分别为360nm和385nm)。
[0094]
由图7和图8结果表明，通过荧光技术测得实施例1中的探针分子与hg
2+
的络合常数为3.98
×
10
4
m-1
，检测限为6.76
×
10-6
m。通过荧光技术测得实施例2 中的探针分子与hg
2+
的
络合常数为8.40
×
10
5
m-1
，检测限为5.82
×
10-6
m。
[0095]
实施例9
[0096]
实施例1～2制备的探针在电化学检测探中对hg
2+
离子的作用
[0097]
分别在100ml容量瓶中配制1
×
10-4
mol/l的实施例1和实施例2的探针分子乙腈溶液，在25ml容量瓶中，配制成浓度为2.5
×
10-3
mol/l的不同金属离子乙腈溶液；1ml 1
×
10-4
mol/l的探针分子乙腈溶液加入1ml二氯甲烷，分别与40ul上述的各离子溶液混合均匀后，以0.1mol/l的[(n-c
4
h
9
)n]clo
4
作为支持电解质，在100mv/s的扫描速度下测定循环伏安图。
[0098]
由图9～11结果表明，实施例1和实施例2的探针分子具有可逆的电化学性质，其二茂铁基的氧化还原电位(e
1/2
)均在0.69v处。在实施例1的探针分子中加入hg
2+
离子后，其0.69v处的氧化还原峰位移到了0.73v处，并在0.85处出现一个新的氧化还原峰，新峰的氧化还原电位向正极移动了160mv；在实施例2的探针分子中加入hg
2+
离子后，其氧化电位向正极移动了10mv，且氧化电流发生了明显增大(4倍)，这说明这两个探针分子可以电化学识别hg
2+
离子，其选择性表现在加na
+
、mg
2+
、ca
2+
、sr
2+
、ba
2+
、mn
2+
、co
2+
、ni
2+
、cu
2+
、zn
2+
、 ag
+
、cd
2+
和pb
2+
离子后，其氧化还原电位及峰电流并没有产生明显的变化。
[0099]
对比例1
[0100]
对比例1中采用常用的探针分子(市售商品，2-苯基-1h-咪唑并[4,5-b]吡啶) 作为对比，其结构如下：
[0101][0102]
按照实施例9中测试该探针分子在电化学检测探中对hg
2+
离子的作用，结果显示对比例1中的探针分子没有电化学活性基团，因此循环伏安图中没有明显的氧化还原峰，加入金属离子后也没有明显的电化学信号变化。

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