本发明属于化学分析领域，具体的涉及通过2-醛基罗丹明类衍生物与氰化物反应生成无颜色的罗丹明隐色体对氰化物的快速检测方法。
背景技术
氰化物是剧毒物质，可分为简单氰化物和络合氰化物，其毒性又以简单氰化物即氰根离子最大，与人体高铁细胞色素氧化酶结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的作用，引起组织缺氧窒息，此外，氰化物对水生生物也有很大毒性。目前环境中的氰化物主要来源于电镀废水、焦炉和高炉的煤气洗涤水，合成氨、有色金属选矿、冶炼、化学纤维生产、制药等各种工业废水。水体中含氰化物0.1mg/l能杀死虫类，0.3mg/l能杀死赖以自净的微生物，而含0.3～0.5mg/l时，鱼类中毒死亡。人只要口服0.28g左右氰化钾则可致死。氰化物危害极大，可在数秒之内出现中毒症状。当含氰废水排入水体后，会立即引起水生动物急性中毒甚至死亡。目前环境中氰化物的检测方法主要采用国标规定的容量法和分光光度法，这些方法会不同程度受到次氯酸根、亚硫酸根离子和硫离子等阴离子的干扰。
罗丹明是一类具有优异光学性质的染料，与其他常用的荧光染料相比，罗丹明类荧光染料具有光稳定性好、长波长吸收、吸收系数大、开环形式的高光稳定性、对ph不敏感、较宽的波长范围和较高的荧光量子产率和荧光寿命长等优点。因此被广泛应用在药理学、生理学、分子生物学、细胞生物学、分子遗传学、环境化学、单个分子检测、信息科学、荧光标记、激光染料等方面，是分析化学和生物医药科学在生物技术领域中最常用的荧光染料。近年来罗丹明被广泛用于金属离子和小分子荧光探针的设计合成，这要归功于2-羧基罗丹明与伯胺发生酰胺化后可以生成稳定的隐色体螺酰亚胺，再遇到金属离子或小分子后颜色和荧光得以恢复，从而实现对金属离子和有机小分子的变色和荧光检测。
技术实现要素：
本发明目的是提供一种不受阴离子干扰的基于2-醛基罗丹明类衍生物的定量检测氰根离子的分光光度法。
本发明采用的技术方案是：基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，包括如下步骤：将含有氰根离子的待测溶液，加入到2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液中，混合均匀，于分光光度计下，测量最大吸收峰处的吸光度。所述的2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液是，于2-醛基罗丹明类衍生物中，依次加入乙醇、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液，混合均匀制得。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，所述的2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液的ph＝9.0。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，所述的2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液中，2-醛基罗丹明类衍生物的浓度为(1-5)×10-5mol/l。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，按体积比，乙醇:磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液＝3:7。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，所述的2-醛基罗丹明类衍生物具有如(ⅰ)所示的结构通式：
其中，
r1＝r2＝r3＝r4＝h；
或r1＝r4＝h，r2＝-ch2ch3，r3＝-ch3；
或r1＝r2＝-ch3，r3＝r4＝h；
或r1＝r2＝-ch2ch3，r3＝r4＝h；
或r1和r4一起形成-(ch2)3-，r2和r3一起形成-(ch2)3-。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，所述的2-醛基罗丹明类衍生物的制备方法包括如下步骤：取罗丹明类化合物、乙醇胺和无水乙醇，于75-85℃下反应8-12h小时后，冷却至室温，过滤，所得固体溶于四氢呋喃溶液中，加入还原剂，室温下搅拌1-8小时，加水淬灭，二氯甲烷萃取，经柱层析提纯得到2-醛基罗丹明类衍生物。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，所述的罗丹明类化合物为罗丹明b，罗丹明6g，四甲基罗丹明tmr，罗丹明110或罗丹明101。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，所述的还原剂为氢化铝锂、三叔丁氧基氢化铝锂、三乙氧基氢化铝锂、二乙氧基氢化铝锂或硼烷。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，按摩尔比，罗丹明类化合物:乙醇胺＝1:(3-6)。
进一步的，上述的基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，按摩尔比，罗丹明类化合物:还原剂＝1:(1-10)。
本发明的有益效果是：本发明中涉及的2-醛基罗丹明类化合物不同于商品化的2-羧基罗丹明，并且检测氰化物的机理也与2-羧基罗丹明螺酰亚胺的不同。2-醛基罗丹明衍生物由于具有活性醛基，可以与氰根离子发生亲核反应，生成的氧负离子能够进一步与罗丹明占吨环形成闭环结构的隐色体，分别利用反应过程中的吸光度的变化即可对氰化物进行定量检测。
附图说明
图1是实施例1制备的2-醛基罗丹明类衍生物对氰化物的紫外可见吸收光谱检测中颜色响应；
其中，a:rhb-cho；b:rh6g-cho；c:tmr-cho；d:rh110-cho；e:rh101-cho。
图2是实施例1制备的rhb-cho对氰化物的吸收光谱响应。
图3是实施例1制备的rhb-cho对氰根离子的标准曲线。
图4是实施例1制备的rh6g-cho对氰根离子的标准曲线。
图5是实施例1制备的tmr-cho对氰根离子的标准曲线。
图6是实施例1制备的rh110-cho对氰根离子的标准曲线。
图7是实施例1制备的rh101-cho对氰根离子的标准曲线。
具体实施方式
基于2-醛基罗丹明类衍生物的分光光度法定量检测氰根离子的方法，包括如下步骤：
1、配制2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液：于2-醛基罗丹明类衍生物中，依次加入乙醇、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠(按体积比，乙醇:磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液＝3:7)，混合均匀，得2-醛基罗丹明类衍生物浓度为(1-5)×10-5mol/l，ph＝9.0的2-醛基罗丹明类衍生物缓冲溶液。
2、绘制标准曲线：于浓度为(1-5)×10-5mol/l，ph＝9.0的2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液中，分别加入已知的含有不同浓度的氰根离子溶液，分别测量2-醛基罗丹明类衍生物最大吸收峰处的吸光度，并绘制以氰根离子浓度为横坐标，2-醛基罗丹明类衍生物最大吸收峰处吸光度为纵坐标的标准曲线。
3、测定：将含有氰根离子的待测溶液，加入到浓度为(1-5)×10-5mol/l，ph＝9.0的2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液中，混合均匀，于分光光度计下，测量最大吸收峰处的吸光度，最后通过标准曲线计算待测溶液中氰根离子的浓度。
所述的2-醛基罗丹明类衍生物具有如(ⅰ)所示的结构通式：
其中，
r1＝r2＝r3＝r4＝h；
或r1＝r4＝h，r2＝-ch2ch3，r3＝-ch3；
或r1＝r2＝-ch3，r3＝r4＝h；
或r1＝r2＝-ch2ch3，r3＝r4＝h；
或r1和r4一起形成-(ch2)3-，r2和r3一起形成-(ch2)3-。
所述的2-醛基罗丹明类衍生物的反应通式如下：
2-醛基罗丹明类衍生物的制备方法，包括如下步骤：称取1摩尔罗丹明类化合物于圆底烧瓶中，加入无水乙醇和3-6倍摩尔量的乙醇胺，75-85℃下加热反应8-12h小时后，冷却至室温，得到浅粉色固体；将浅粉色固体溶于四氢呋喃溶液中，加入1-10倍摩尔量的还原剂，室温下搅拌1-8小时，加水淬灭，二氯甲烷萃取，经柱层析提纯得到2-醛基罗丹明类衍生物。
上述还原剂为氢化铝锂、三叔丁氧基氢化铝锂、三乙氧基氢化铝锂、二乙氧基氢化铝锂或硼烷。
上述罗丹明类化合物为罗丹明b、罗丹明6g、四甲基罗丹明tmr、罗丹明110或罗丹明101。
实施例12-醛基罗丹明类衍生物对氰根离子的定性和定量检测
(一)2-醛基罗丹明类衍生物的制备
1、2-醛基罗丹明b的制备方法(rhb-cho)
于圆底烧瓶中，将1mol的罗丹明b和3mol的乙醇胺加入到干燥的20ml无水乙醇中，80℃油浴反应8-12h，冷却至室温后，过滤，固体物用乙醇洗涤数次，得到浅粉色固体；将浅粉色固体溶于四氢呋喃溶液中，加入10mol氢化铝锂，室温下搅拌1-8小时，将反应液用水淬灭，用二氯甲烷萃取，取有机相，加入无水硫酸镁干燥，经柱层析提纯得到目标产物rhb-cho。hrms：427.2386。
2、2-醛基罗丹明6g的制备方法(rh6g-cho)
于圆底烧瓶中，将1mol的罗丹明6g与4mol的乙醇胺加入到干燥的20ml无水乙醇中，80℃油浴反应8-12h，冷却至室温后，过滤，固体物用乙醇洗涤数次，得到粉色固体；将粉色固体溶于四氢呋喃溶液中，加入10mol三叔丁氧基氢化铝锂，室温下搅拌1-8小时，将反应液用水淬灭，用二氯甲烷萃取，取有机相，加入无水硫酸镁干燥，经柱层析提纯得到目标产物rh6g-cho。hrms：398.1994。
3、2-醛基四甲基罗丹明tmr的制备方法(tmr-cho)
于圆底烧瓶中，将1mol的四甲基罗丹明tmr与5mol的乙醇胺加入到干燥的20ml无水乙醇中，80℃油浴反应8-12h，冷却至室温后，过滤，固体物用乙醇洗涤数次，得到粉色固体；将粉色固体溶于四氢呋喃溶液中，加入8mol三乙氧基氢化铝锂，室温下搅拌1-8小时，将反应液用水淬灭，用二氯甲烷萃取，取有机相，加入无水硫酸镁干燥，经柱层析提纯得到目标产物tmr-cho。hrms：371.1760。
4、2-醛基罗丹明110的制备方法(rh110-cho)
于圆底烧瓶中，将1mol的罗丹明110与6mol的乙醇胺加入到干燥的20ml无水乙醇中，80℃油浴反应8-12h，冷却至室温后，过滤，固体物用乙醇洗涤数次，得到粉色固体；将粉色固体溶于四氢呋喃溶液中，加入5mol二乙氧基氢化铝锂，室温下搅拌1-8小时，将反应液用水淬灭，用二氯甲烷萃取，取有机相，加入无水硫酸镁干燥，经柱层析提纯得到目标产物rh110-cho。hrms：315.1134。
5、2-醛基罗丹明101的制备方法(rh101-cho)
于圆底烧瓶中，将1mol的罗丹明101与5mol的乙醇胺加入到干燥的20ml无水乙醇中，80℃油浴反应8-12h，冷却至室温后，过滤，固体物用乙醇洗涤数次，得到粉色固体；将粉色固体溶于四氢呋喃溶液中，加入6mol氢化铝锂，室温下搅拌1-8小时，将反应液用水淬灭，用二氯甲烷萃取，取有机相，加入无水硫酸镁干燥，经柱层析提纯得到目标产物rh101-cho。hrms：475.2386。
(二)2-醛基罗丹明类衍生物对氰根离子的定性检测
1、配制2-醛基罗丹明类衍生物的缓冲溶液：于2-醛基罗丹明类衍生物中，依次加入乙醇、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠(按体积比，乙醇:磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液＝3:7)，混合均匀，得2-醛基罗丹明类衍生物浓度为2×10-5mol/l，ph＝9.0的2-醛基罗丹明类衍生物缓冲溶液。
2、测定：于步骤1)获得的2-醛基罗丹明类衍生物缓冲溶液中，分别加入浓度为2×10-4mol/l的不同阴离子f-，cl-，br-，i-，co32-，no2-，h2po4-，hpo42-，so42-，s2-，clo-，cn-等，发现除cn-离子外的其他阴离子无影响。如图1中rhb-cho(a)，rh6g-cho(b)，tmr-cho(c)，rh110-cho(d)，rh101-cho(e)所示，只有当2-醛基罗丹明类衍生物遇到氰根离子后溶液颜色在1分钟内由粉红色变为无色，颜色变化快速、直观、肉眼可见变色，说明2-醛基罗丹明类衍生物对cn-具有极好的选择性，能够在众多的阴离子中定性区分并检测出氰根离子。
(三)rhb-cho对氰根离子的定量检测
1、配制rhb-cho的缓冲溶液：于rhb-cho中，依次加入乙醇、磷酸氢二钠-磷酸二氢钠(按体积比，乙醇:磷酸氢二钠-磷酸二氢钠缓冲溶液＝3:7)，混合均匀，得rhb-cho的浓度为2×10-5mol/l，ph＝9.0的rhb-cho缓冲溶液。
2、绘制标准曲线：取氰化钠溶于去离子水中，浓度为0.008m，得母液。
于浓度为2×10-5mol/l，ph＝9.0的rhb-cho的缓冲溶液中，分别加入已知的含有不同浓度的氰根离子溶液，cn-与rhb-cho的浓度比为0-3.6，每间隔0.1倍加入cn-，测定光谱变化，如图2(rhb-cho)所示，随着氰根离子的加入，rhb-cho在575nm处的吸光度不断降低。以575nm处的最大吸收峰的吸光度为纵坐标，氰根离子浓度为横坐标，绘制标准曲线如图3所示，rhb-cho标准曲线对应的氰根离子线性范围为(0-1.8)×10-5mol/l。
3、测定：将含有氰根离子的待测溶液，加入到浓度为2×10-5mol/l，ph＝9.0的rhb-cho的缓冲溶液中，混合均匀，2分钟后，于分光光度计下，测量575nm处的吸光度，最后通过图3所示的标准曲线计算待测溶液中氰根离子的浓度。
(四)2-醛基罗丹明类衍生物对氰根离子的定量检测
方法同(三)，不同点只在于改变2-醛基罗丹明类衍生物。
图4-7分别是rh6g-cho，tmr-cho，rh110-cho，rh101-cho浓度为2×10-5mol/l，ph＝9.0时对应的氰根离子标准曲线。
由图4-7可知，rh6g-cho标准曲线对应的氰根离子线性范围为(0-1)×10-5mol/l。tmr-cho标准曲线对应的氰根离子线性范围为(0.3-1)×10-5mol/l。rh110-cho标准曲线对应的氰根离子线性范围为(0.5-1.2)×10-5mol/l。rh101-cho标准曲线对应的氰根离子线性范围为(0.2-1.2)×10-5mol/l。