基于2-氰基-3-(6-n,n-二甲基氨-2-萘基)丙烯腈的氰根受体化合物、制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于阴离子检测技术领域，涉及一种用于检测氰根的受体化合物，尤其涉 及一种基于2-氰基-3-(6-N，N-二甲基氨-2-萘基）丙烯腈的氰根受体化合物、制备方法 及其在检测CN中的应用。
【背景技术】
[0002] 氰化物是人们所知的最强烈、作用最快的有毒药物之一。氰化物主要分为氢氰酸、 氰化钾等无机氰化物和乙腈、丙烯腈等有机氰化物。日常生活中木薯、苦杏仁等含有氰化 物，人类活动的汽车尾气和香烟的烟雾也都含有氰化氢。氰化物非常容易被人体吸收，可经 口、呼吸道或皮肤进入人体。氰化物进入胃内，在胃酸的解离下，能立即水解为氰氢酸而被 吸收。此种物质进入血液循环后，血液中的细胞色素氧化酶的Fe3+与氰根结合，生成氰化高 铁细胞色素氧化酶，丧失传递电子的能力，使呼吸链中断，细胞室息死亡。由于氰化物在类 脂中的溶解度比较大，所以中枢神经系统首先受到危害，尤其呼吸中枢更为敏感。呼吸衰竭 乃是氰化物急性中毒致死的主要原因。因此，它已经成为目前全球最引人关注的环境污染 物之一。基于上述原因，环境中CN的检测引起了人们极大的关注。
[0003] 离子识别的研究越来越受到广大研究工作者的热爱，因为离子识别在化学体系， 环境科学和生命科学等领域都有着广泛的应用前景，是当前研究的热点。然而到目前为止， 对特定离子的识别受体的认识还远远不足。
[0004] 在离子检测领域，比色法或荧光法由于操作简单、仪器易得等原因而倍受关注。目 前，文献已公开了多种比色或荧光检测氰根离子的受体，但是，这些受体往往结构复杂，难 以合成，因此，制约了此类方法在检测识别氰根离子中的应用。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种基于2-氰 基-3-(6_N，N-二甲基氨-2-萘基）丙烯腈的氰根受体化合物及其制备方法。
[0006] 本发明另一个目的是提供上述氰根受体化合物在检测阴离子CN中的应用。
[0007] 实现本发明目的之一的技术解决方案是：一种基于2-氰基-3-(6_N，N-二甲基 氨-2-萘基）丙烯腈的氰根受体化合物，其结构如下：
[0008]
[0009] 实现本发明另一目的的技术解决方案是：一种基于2-氰基-3-(6_N，N-二甲基 氨-2-萘基）丙烯腈的氰根受体化合物的合成方法，以乙醇为反应溶剂，以6-N，N-二甲基 氨-2-萘甲醛与丙二腈为底物，哌啶为催化剂，于室温下搅拌反应；反应结束后抽滤，得红 色固体，用无水乙醇洗涤，得到目标产物。
[0010] 进一步，6-N，N-二甲基氨-2-萘甲醛与丙二腈的摩尔比为1:1.0~1:1.2。
[0011] 进一步，催化剂哌啶的用量为底物总摩尔量的1~3%。
[0012] 进一步，搅拌反应时间为1~5h。
[0013]与现有技术相比，本发明的优点是：
[0014] (1)化合物合成简单，原料易得。
[0015] (2)可以快速的"裸眼"检测CN。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明受体化合物（2X10 5mol，L3在HEPES-DMS0_H20体系中与CN离子 (50equiv.)相互作用时的紫外可见光谱图。
[0017] 图2为本发明受体化合物（2X105mol?L3在HEPES-DMS0_H20体系中与各种阴 离子（50eqUiv.)相互作用时的紫外可见光谱图。
[0018] 图3为本发明受体化合物（2X105mol?L3在HEPES-DMS0_H20体系中与各种阴 离子（50eqUiv.)相互作用时的荧光光谱图。
【具体实施方式】
[0019] 下面通过具体实施例对本发明受体化合物的合成、CN的检测识别方法及检测 CN试纸的制备做详细的说明。
[0020] 上述受体化合物2-氰基-3-(6_N，N-二甲基氨-2-萘基）丙烯腈的合成路线如 下：
[0021]
[0022] 本发明通过核磁共振、红外图谱、紫外光谱、熔点测定、元素分析和质谱等手段进 行表征，表明氰根受体化合物一2-氰基-3-(6-N，N-二甲基氨-2-萘基）丙烯腈合成成功。
[0023] 本发明氰根受体化合物含有C=C双键，在氰根存在下受体化合物发生氰根离子 的亲核加成反应，致使受体分子的共辄间断，从而导致其溶液的颜色褪去，并且发射出很强 的绿色荧光。因此，受体化合物2-氰基-3-(6_N，N-二甲基氨-2-萘基）丙烯腈检测氰根 离子的机理如下：
[0024]
[0025] 本发明氰根受体化合物以C=C双键作为反应性结合位点，以6-N，N-二甲基 氨-2-萘甲醛作为焚光信号报告基团。当受体分子遇到氰根尚子时，氰根尚子可与受体分 子的C=C双键发生加成反应，从而导致受体分子内发生质子转移和电荷转移，使受体分子 产生颜色和荧光变化，从而达到比色-荧光双通道检测CN的目的。
[0026](一）受体的阴离子识别实验
[0027] 1、受体的阴离子离子识别性能研究
[0028] 分别移取0. 5mL受体的DMS0溶液（2X104mol?L3于一系列10mL比色管中，再 分别移取2mL的HEPES缓冲溶液（pH= 7. 26)于上述加了受体的比色管中，然后再分别加 入F，Cl，Br，I，Ac，H2P04，HS04，C104，CN的DMS0 溶液（0?Olmol?L3 0? 5mL。最后向 每支比色管中加入2mLDMSO,此时受体浓度为2X10 5m〇l*L\阴离子浓度为受体浓度的50 倍，混合均匀后放置30分钟左右，观察各个受体对阴离子的响应。
[0029] 发现，当在受体化合物的HEPES-DMS0_H20体系中分别加入上述阴离子的DMS0溶 液时，只有CN的加入使受体的HEPES-DMS0-H20体系由黄色变为淡粉色。在其相应的紫外 光谱中，CN的加入使受体的HEPES-DMS0_H20体系在480nm处的吸收峰消失，同时在360nm 处出现一个新的吸收峰（见图1)。其它阴离子的加入对受体的HEPES-DMS0_H20体系颜色 和紫外光谱吸收峰无明显影响（见图2)。另外，受体的HEPES-DMS0_H20体系在365nm波长 紫外光激发下在513nm处出有一个荧光发射峰，呈现黄绿色荧光。而CN的加入使受体的 HEPES-DMS0_H20体系发射出蓝色的荧光，并且荧光发射峰从513nm蓝移至433nm。其它阴 离子的加入对受体的荧光没有任何影响（见图3)。因此，该受体能单一选择性比色-荧光 双通道识别CN。
[0030] 2、受体对CN最低检测限的测定
[0031] 在25°C时，利用紫外-可见光谱，根据CN对受体溶液的滴定实验，通过3sB/S计 算，得到该受体对CN离子的最低检测限达1.8X10iohL1。这远低于WTO规定的饮用水 中CN的最高含量（1. 9X106m〇l?L4。由此说明该受体在饮用水中的氰根检测方面有潜 在的应用价值。
[0032]大量实验证明，HEPES-DMS0_H20体系中，水的体积百分数为10~80%，HEPES的 含量为〇.008~0.012M时，受体化合物均具有单一选择性比色-荧光双通道识别氰根离子 的性能，而且对CN的检测灵敏度很高。
[0033](二）CN离子检测试纸的制备
[0034]为了方便快捷的检测CN，本发明制备了基于该受体的氰根检测试纸。具体制备方 法如下：
[0035] 先将滤纸用0. 1~0. 5mol?L1的稀盐酸浸泡0. 5~1小时，用蒸馏水洗涤，直至 滤出液为中性为止；吸滤除去水，将滤纸置于真空干燥箱中干燥；然后将所述受体化合物 溶解在HEPES-DMS0_H20体系中，配制成浓度为1. 0~2. 0X10 3m〇l?L1的溶液，再滴加到 经处理的滤纸上，使受体化合物的HEPES-DMS0-H20溶液体系均匀吸附于滤纸上；然后将滤 纸置于真空干燥箱中干燥，最后剪成2cmX2cm的试纸片，即得CN离子检测试纸。
[0036] 氰根检测试纸检测CN的方法如下：
[0037] 方法一：在氰根检测试纸上滴加阴离子的DMS0溶液时，若试纸条从黄色变为无 色，则说明滴加的阴离子是CN;若试纸条的颜色无明显变化，则说明滴加的阴离子不是 CN离子。
[0038] 方法二：在氰根检测试纸上滴加阴离子的DMS0溶液时，在紫外灯下试纸从黄绿色 荧光变为蓝色荧光，则说明滴加的阴离子为CN离子；若在紫外灯下试纸片的颜色无明显变 化，则说明滴加的阴离子不是CN离子。
[0039] 仪器