本發(fā)明涉及化學(xué)和生態(tài)學(xué)的交叉，涉及可以反應(yīng)天然湖泊水體中總氮濃度分布的熒光探針，具體涉及一種用于檢測天然水體富營養(yǎng)化的熒光探針及其制備方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、水是生命之源，對于人類社會的生存和發(fā)展至關(guān)重要。然而，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速和人類活動的日益頻繁，水體污染問題日益嚴(yán)重，對生態(tài)環(huán)境和人類健康構(gòu)成了巨大威脅。在眾多的水體污染物中，氮元素的含量是一個關(guān)鍵的指標(biāo)。

2、總氮包括了水體中各種形態(tài)的氮化合物，如硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮和有機(jī)氮等。水體中氮含量超標(biāo)，可能導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，引發(fā)藻類大量繁殖，破壞水生態(tài)平衡，降低水體的溶解氧含量，甚至影響飲用水的質(zhì)量。

3、因此，準(zhǔn)確、快速地檢測水體中總氮的含量對于水質(zhì)監(jiān)測、環(huán)境保護(hù)和水資源管理具有極其重要的意義。傳統(tǒng)的總氮檢測方法，如凱氏定氮法、過硫酸鉀氧化法等，存在操作繁瑣、耗時較長、需要復(fù)雜的樣品預(yù)處理以及使用大量化學(xué)試劑等缺點(diǎn)，難以滿足現(xiàn)代環(huán)境監(jiān)測對于快速、實(shí)時、在線檢測的需求。

4、近年來，熒光探針技術(shù)因其具有高靈敏度、高選擇性、快速響應(yīng)、操作簡便以及可實(shí)現(xiàn)原位實(shí)時檢測等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。熒光探針能夠與目標(biāo)分析物發(fā)生特異性的相互作用，從而導(dǎo)致熒光信號的變化，通過檢測熒光強(qiáng)度的改變即可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)分析物的定量檢測。

5、將熒光探針技術(shù)應(yīng)用于水體中總氮含量的檢測，有望克服傳統(tǒng)檢測方法的不足，為水質(zhì)監(jiān)測提供一種新的、高效的手段。然而，目前用于檢測水體中總氮含量的熒光探針仍面臨著一些挑戰(zhàn)，如選擇性不夠高、靈敏度有待提升、穩(wěn)定性不足以及在復(fù)雜水樣中的適用性有限等。因此，開展檢測水體中總氮含量熒光探針的研究具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種熒光探針。本發(fā)明提供的熒光探針可以反應(yīng)天然湖泊水體中總氮濃度分布，且操作方法簡單，檢測數(shù)據(jù)可靠，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2、本發(fā)明的另一目的為提供了上述熒光探針的制備方法。

3、本發(fā)明還提供了上述熒光探針在檢測天然湖泊水體中總氮濃度分布中的應(yīng)用。

4、為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

5、本發(fā)明提供了一種新型的熒光探針，具有式ⅳ所示結(jié)構(gòu)：

6、

7、式ⅳ。

8、本發(fā)明還提供了利用上述中間體化合物制備熒光探針的方法，包括以下步驟：

9、（1）將6-甲氧基-1-萘滿酮和pocl3在二甲基甲酰胺(dmf)中進(jìn)行硫?；磻?yīng)，經(jīng)二氯甲烷(dcm)萃取，干燥，得到中間體化合物??；

10、（2）中間體化合物ⅰ和2-氰甲基苯并咪唑、吡啶在dmf中進(jìn)行取代反應(yīng)，經(jīng)dcm萃取，干燥，得到中間體化合物ⅱ；

11、（3）中間體化合物ⅱ和三溴化硼在dcm中進(jìn)行水解反應(yīng)，經(jīng)dcm萃取及硅膠柱層析法純化得到中間體化合物ⅲ；

12、（4）中間體化合物ⅲ和乙酰丙酸，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺(edci)，4-二甲氨基吡啶(dmap)在dcm中進(jìn)行酯化反應(yīng)，經(jīng)硅膠柱層析法純化得到熒光探針。

13、本發(fā)明合成熒光探針?biāo)褂玫闹虚g體化合物ⅰ，具有式ⅰ所示結(jié)構(gòu)

14、

15、式ⅰ。

16、本發(fā)明進(jìn)一步的提供了一種中間體化合物ⅱ，具有式ⅱ所示結(jié)構(gòu)：

17、

18、式ⅱ。

19、本發(fā)明進(jìn)一步的提供了一種中間體化合物ⅲ，具有式ⅲ所示結(jié)構(gòu)：

20、

21、式ⅲ。

22、進(jìn)一步的，步驟（1）中，所述pocl3,?6-甲氧基-1-萘滿酮的摩爾比為125：28.4；所述硫?；磻?yīng)為在120℃溫度下，反應(yīng)24h。

23、進(jìn)一步的，步驟（2）中，所述中間體化合物ⅰ、2-氰甲基苯并咪唑和吡啶的摩爾比為4：5：37；所述取代反應(yīng)為在120℃溫度下，反應(yīng)24h。

24、進(jìn)一步的，步驟（3）中，所述中間體化合物ⅱ和三溴化硼的摩爾比為1：5-5.1；所述水解反應(yīng)為在室溫條件下，反應(yīng)24h。

25、進(jìn)一步的，所述中間體化合物ⅲ、乙酰丙酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺、4-二甲氨基吡啶的摩爾比為0.31：0.46：0.49：0.21；所述酯化反應(yīng)為在室溫條件下，反應(yīng)3h。

26、本發(fā)明還提供了上述熒光探針在檢測水體中總氮濃度分布中的應(yīng)用。

27、本發(fā)明合成熒光探針的反應(yīng)路線圖為：

28、

29、本發(fā)明的有益效果為：

30、（1）本發(fā)明提供了一種新型的熒光探針，能夠與目標(biāo)分析物發(fā)生特異性的相互作用，從而導(dǎo)致熒光信號的變化，通過檢測熒光強(qiáng)度的改變即可實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)分析物的定量檢測；

31、（2）本發(fā)明制備的熒光探針，具有較強(qiáng)的選擇性、靈敏度及穩(wěn)定性不足，能夠適應(yīng)不同的復(fù)雜水樣，且能夠有效的檢測水體中總氮含量分布，具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值；

32、（3）本發(fā)明通過設(shè)計和合成新型的熒光探針，優(yōu)化其性能，提高了檢測的準(zhǔn)確性和可靠性，并進(jìn)一步的拓展其在實(shí)際水樣中的應(yīng)用，將為水體中總氮的監(jiān)測和治理提供有力的技術(shù)支持，有助于保護(hù)水資源、維護(hù)生態(tài)平衡和保障人類健康。

33、（4）本發(fā)明提供的制備方法，工藝簡單，可操控性強(qiáng)。

技術(shù)特征：

1.一種熒光探針，其特征在于，具有式ⅳ所示結(jié)構(gòu)：

2.一種如權(quán)利要求1所述的熒光探針的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟（1）中，所述pocl3,?6-甲氧基-1-萘滿酮的摩爾比為125：28.4；所述硫酰化反應(yīng)為在120℃溫度下，反應(yīng)24h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的制備方法，其特征在于，所述中間體化合物ⅰ，具有式ⅰ所示結(jié)構(gòu)：

5.根據(jù)權(quán)利要求2-4任一項所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述中間體化合物ⅰ、2-氰甲基苯并咪唑和吡啶的摩爾比為4：5：37；所述取代反應(yīng)為在120℃溫度下，反應(yīng)24h。

6.根據(jù)權(quán)利要求2或5所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述中間體化合物ⅱ，具有式ⅱ所示結(jié)構(gòu)：

7.根據(jù)權(quán)利要求2或6所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述中間體化合物ⅱ和三溴化硼的摩爾比為1：5-5.1；所述水解反應(yīng)為在室溫條件下，反應(yīng)24h。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，所述中間體化合物ⅲ，具有式ⅲ所示結(jié)構(gòu)：

9.根據(jù)權(quán)利要求2-8任一項所述的制備方法，其特征在于，所述中間體化合物ⅲ、乙酰丙酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺、4-二甲氨基吡啶的摩爾比為0.31：0.46：0.49：0.21；所述酯化反應(yīng)為在室溫條件下，反應(yīng)3h。

10.一種如權(quán)利要求1所述的或權(quán)利要求2-9任一項所述的制備方法制備得到的熒光探針檢測水體中總氮濃度分布中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種可以反應(yīng)天然湖泊中總氮濃度分布的熒光探針及其制備方法和應(yīng)用，屬于化學(xué)和生態(tài)學(xué)的交叉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的熒光探針(簡稱為化合物MT?BILA)是以酚類化合物為基礎(chǔ)合成的新型探針，由于其熒光強(qiáng)度與水體中總氮含量呈現(xiàn)明顯相關(guān)性，因此能夠通過熒光檢測方法反應(yīng)天然湖泊水體中總氮濃度分布。采用本發(fā)明提供的化合物MT?BILA反應(yīng)天然湖泊中總氮濃度分布，操作方法簡單，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：李潤潔,李欣宇,劉勇,陳哲,張越,王照民
受保護(hù)的技術(shù)使用者：云南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10