技术摘要：
本发明涉及一种双响应光学探针对水样中肼和氰根的检测。该光学探针以二氰基为识别基团，设计合成了肼(N2H4)和氰根(CN‑)的荧光探针2‑(4‑(2,2‑双氰基)‑6‑(二乙氨基)‑2,3‑二氢‑1H‑氧杂蒽)苯甲酸。当样品中存在N2H4时，N2H4会与二氰基发生反应生成相应的腙结构，  全部
背景技术：
肼和氰根作为工业生产中两个重要的角色，在农药、合成纤维、除草剂、塑料制造、 树脂工业等化工、农业中得到了广泛的应用。与它们的用途形成鲜明对比的是，肼和氰化物 对机体均能表现出有害作用，很容易通过口腔和皮肤吸收被人体吸收，从而对中枢神经、心 脏、内分泌和代谢系统造成损害。同时，由于其良好的水溶性，社会环境安全也因此面临着 威胁和挑战。为了防止肼和氰化物对人们身体健康及周边的生态环境造成危害，世界各国 对环境中肼和氰化物的限量值都有严格的规定。因此，建立高效、高灵敏度、高选择性的检 测联氨和氰化物的方法具有重要意义。 目前所报道的肼和氰化物的检测方法主要有：色谱、滴定和电化学分析等方法，这 些方法中在不同程度上解决了肼和氰化物的检测问题，但也在检测灵敏度、操作条件的繁 琐或仪器的昂贵等方面分别存在着不同的缺陷。与上述方法相比，荧光探针因其高选择性、 高灵敏度、易操作、无损伤和对生物环境的适用性而受到广泛关注。然而，如果分别去设计 和合成肼或氰化物的荧光探针，无疑会耗费更多的财力和物力，同时对环境也不友好。基于 此，本发明建立了一种高效、选择性好及灵敏度高的荧光分析方法，对环境水样中的肼和氰 化物进行监测，不但可以提高检测效率和降低探针合成成本，并且达到控制环境污染的目 的。 现有的荧光探针技术检测N2H4和CN-，需要分别设计并合成两种不同的荧光探针， 这样不仅消耗更多的时间和成本，也会对环境造成污染。本发明克服了现有技术的不足之 处。利用简单反应合成了双响应光学探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢- 1H-氧杂蒽)苯甲酸。该探针可以基于不同的反应机理和溶剂比例分别与N -2H4和CN 发生反 应，实现不同荧光信号下的检测。探针与N2H4反应后生成(Z)-2-(6-(二乙氨基)-4-(亚联氨 甲基)-2,3-二氢-  1H-氧杂蒽)苯甲酸，其紫外吸收最大波长在623nm处显著降低，在420nm 处略微增强，荧光发射比值I -565/I645随N2H4浓度的增加而增强。探针与CN 发生加成反应后的 产物在470nm  处的发射荧光显著增强，荧光发射值随CN-浓度的增加而增强。本发明用于废 水样品中  N2H4和CN-含量的分别测定，基于荧光发射强度比值I565/I645与N2H4浓度以及470nm 处荧光增强与CN-浓度的线性关系，分别计算出最低检测限为80nM和0.33μM，能够对所检测 环境的安全性进行合理评价。本发明合成的双响应光学探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙 氨基)-  2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸光学性质稳定，选择性好，灵敏度高，是一种快捷简单 的检测阱和氰根的方法。 3 CN 111610172 A 说　明　书 2/6 页
技术实现要素：
本发明的目的是：一种双响应光学探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3- 二氢-1H- 氧杂蒽)苯甲酸对水样中N2H -4和CN 的检测。 本发明的目的是通过以下技术方案来实现： 光学探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸的合成： 将0.403g  2-(6-(二乙氨基)-4-甲酰基-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸和0.08g丙二腈 溶解在10mL 乙腈中,然后滴加5-7滴哌啶，在氮气保护下回流6个小时。反应结束后，将混合 液旋干，得到的固体溶于二氯甲烷。然后用水洗三次，再用无水硫酸钠干燥，最后利用柱层 析进行分离提纯，洗脱液比例为二氯甲烷/甲醇＝50：1，得到蓝紫色的固体0.288克，产率为 64％。 光学探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸的合 成结构式如图1所示。 本发明的优点和产生的有益效果： 如果用现有的荧光探针技术去检测N2H4和CN-，则分别需要设计并合成两种不同的荧光 探针，这样不仅会对环境造成污染，也会消耗更多的时间和成本。本发明克服了现有技术的 不足之处。利用简单有机反应合成了双响应光学探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)- 2,3-二氢-  1H-氧杂蒽)苯甲酸。该探针可以基于不同的反应机理和溶剂比例分别与N2H4和 CN-发生反应，图2，实现不同荧光信号下的检测。探针与N2H4反应后生成(Z)-2-(6-(二乙氨 基)-4-(亚联氨甲基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸，其紫外吸收最大波长在623nm处显著 降低，在420nm  处略微增强，荧光发射比值I -565/I645随N2H4浓度的增加而增强。探针与CN 发 生加成反应后的产物在470nm处的发射荧光显著增强，荧光发射值随CN-浓度的增加而增 强。本发明用于废水样品中N2H4和CN-含量的分别测定，基于荧光发射强度比值I565/I645与 N -2H4浓度以及470nm处荧光增强与CN 浓度的线性关系，分别计算出最低检测限为80nM和 0.33μM，能够对所检测环境的安全性进行合理评价。本发明合成的双响应光学探针2-(4- (2,2-双氰基)-  6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸光学性质稳定，选择性好，灵 敏度高，是一种快捷简单的检测阱和氰根的方法。 附图说明 图1为2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸的合成 图。 图2为所合成的2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸 与N2H4和CN-的反应机理图。 图3为所合成的2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸 在氘代氯仿中的1H  NMR谱图。 图4为所合成的2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸 在氘代二甲基亚砜中的13C  NMR谱图。 图5为所合成的探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯 甲酸的高分辨质谱图，谱图中452.1968[M H ]为探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)- 2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸的分子离子峰。 4 CN 111610172 A 说　明　书 3/6 页 图6为所合成的探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯 甲酸分别与N2H4和CN-反应后的产物高分辨质谱图。 图7为20μM探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸 与40 μMN2H4反应之前(虚线)和后的(实线)紫外吸收光谱(A)和荧光发射光谱(B)。 图8为20μM探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸 与  100μMCN-反应之前(虚线)和后的(实线)紫外吸收光谱(A)和荧光发射光谱(B)。 图9为20μM探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲酸 在其他干扰物存在下分别去检测N2H4(A)和CN-(B)荧光光谱柱状图。 图10为20μM探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲 酸与不同浓度N2H4作用后的荧光光谱变化(A)以及荧光强度I565/I645与N2H4浓度的线性关 系。 图11为20μM探针2-(4-(2,2-双氰基)-6-(二乙氨基)-2,3-二氢-1H-氧杂蒽)苯甲 酸与不同浓度的CN-作用后的荧光光谱变化(A)以及荧光强度λ ＝470nm与CN-em 浓度的线性 关系。