李 芳，余思瑩，郎金曉，程陽(yáng)穎，章晶晶，林真釧，孟寶河

（臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)藥化工學(xué)院， 浙江 臺(tái)州 318000）

2'-（4-羧基苯亞甲基）-2-羥基苯甲酰腙熒光探針?lè)y(cè)定水樣中的微量銅

李 芳，余思瑩，郎金曉，程陽(yáng)穎，章晶晶，林真釧，孟寶河

（臺(tái)州學(xué)院 醫(yī)藥化工學(xué)院， 浙江 臺(tái)州 318000）

基于Cu2+對(duì)2'-（4-羧基苯亞甲基）-2-羥基苯甲酰腙（CHBH）熒光的增敏作用，建立了測(cè)定水樣中Cu2+的熒光探針?lè)ā?shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在pH=9.89 B-R緩沖溶液中，Cu2+濃度在0.04 ～ 0.50 μmol/L范圍內(nèi)，熒光強(qiáng)度的增敏值（ΔF）與Cu2+濃度呈線性關(guān)系，線性方程為ΔF = 383cCu+ 6.2，相關(guān)系數(shù)（r）為0.995 3，方法檢出限0.02 μmol/L。本方法用于加標(biāo)水樣中Cu2+的分析，RSD為1.94%～3.1%，Cu2+的平均回收率為93.17%～95.00%。

熒光探針；銅離子；2'-（4-羧基苯亞甲基）-2-羥基苯甲酰腙；熒光增敏

銅作為人體內(nèi)的一種必需微量元素，是機(jī)體內(nèi)蛋白質(zhì)和酶的組成部分，對(duì)人體的新陳代謝起著重要作用。因此，過(guò)多或過(guò)少，都會(huì)使人體產(chǎn)生某些疾病。目前，銅離子的檢測(cè)方法除常規(guī)的原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法外，科技人員還開(kāi)發(fā)了基于Schiff堿［1，2］、咔唑［3］、羅丹明B［4］、香豆酰肼［5］、含萘基團(tuán)［6］和苯并噻唑［7］等有機(jī)小分子熒光探針?lè)ā?/p>

酰腙是一類含有-CONHN=CH-基團(tuán)的化合物，屬于Schiff堿的一類，具有強(qiáng)的配位能力，能與金屬離子形成穩(wěn)定性不同的配合物。本文以水楊酰肼和對(duì)甲?；郊姿釣樵希铣闪?2'-（4-羧基苯亞甲基）-2-羥基苯甲酰腙（CHBH），而Cu2+的存在會(huì)使其464 nm處的熒光強(qiáng)度增加。因此，利用Cu2+對(duì)CHBH熒光發(fā)射強(qiáng)度的增敏作用，建立了基于CHBH作熒光探針的快速測(cè)定水樣中痕量Cu2+的新

方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

Cary Eclipse 熒光分光光譜儀（Agilent）；Elix-5+ Milli-QG 超純水系統(tǒng)（Millipore）；DELTA 320 pH計(jì)（梅特勒-特利多）。

水楊酰肼、對(duì)甲酰基苯甲酸、CuSO4·5H2O、NaOH及其它試劑均為分析純（Aladdin）；Britton-Robison（B-R）緩沖溶液（pH=9.89）；CHBH貯備液（1.0×10-3mol/L）：準(zhǔn)確稱取0.028 4 g CHBH溶于2.8 mL 0.1 mol/L NaOH溶液后，定容于100 mL容量瓶中，使用時(shí)稀釋至1.0×10-4mol/L；0.01 mol/L的 Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Fe3+、Cd2+、Pb2+和Mn2+等標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用時(shí)稀釋成所需的濃度；水為超純水。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

移取2.70 mL CHBH使用液于比色皿中，加入0.30 mLB-R緩沖溶液，搖勻后，在λex/λem為243/464 nm（激發(fā)/發(fā)射狹縫10/20 nm）條件下，測(cè)定溶液的熒光強(qiáng)度F。用光度滴定法，測(cè)定分別加入不同體積Cu2+并反應(yīng)10 min后溶液的熒光增敏值（ΔF），對(duì)數(shù)據(jù)做線性回歸。同樣條件下，測(cè)定水樣加入后CHBH溶液的 ΔF，根據(jù)線性方程和溶液的稀釋倍率，計(jì)算溶液中Cu2+的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 CHBH的合成

參照文獻(xiàn)［9］合成方法，將水楊酰肼（2 mmol，0.30 g）和對(duì)甲?；郊姿幔? mmol，0.60 g）分別溶于適量無(wú)水乙醇后加入三口燒瓶，回流反應(yīng)3 h后過(guò)濾，用無(wú)水乙醇洗滌后，60 ℃條件下真空干燥，得到淺黃色的CHBH，收率92%。合成路線如Scheme1所示，產(chǎn)品在乙醇中的溶解度較小，易溶于DMF。

圖1 CHBH的合成路線Fig.1 Synthetic route of CHBH

2.2 反應(yīng)時(shí)間的影響

按實(shí)驗(yàn)方法考察了 Cu2+與CHBH作用時(shí)間對(duì)溶液熒光強(qiáng)度的影響，時(shí)間間隔為 1 min。結(jié)果表明，Cu2+與CHBH作用10 min后，CHBH的熒光強(qiáng)度基本趨于穩(wěn)定。所以，實(shí)驗(yàn)確定在加入Cu2+反應(yīng)10 min后測(cè)定溶液的熒光強(qiáng)度。

2.3 溶液酸度對(duì)CHBH熒光強(qiáng)度的影響

配制pH分別為4.99、6.14、7.02、7.88、9.16、9.89和11.43的B-R緩沖溶液，按實(shí)驗(yàn)方法操作，分別測(cè)定不同pH下同濃度Cu2+加入后CHBH溶液的ΔF，結(jié)果如圖1所示。由圖可知，pH=9.89時(shí)，Cu2+對(duì)CHBH溶液的熒光響應(yīng)最靈敏。因此，實(shí)驗(yàn)選用pH=9.89的B-R緩沖溶液調(diào)控溶液的pH值。

2.4 Cu2+對(duì)CHBH熒光的增敏規(guī)律

在實(shí)驗(yàn)操作條件下，向CHBH溶液中加入不同濃度的Cu2+，分別掃描溶液的熒光發(fā)射光譜，結(jié)果如圖2所示。從圖2可看出，Cu2+在0.1～0.5 μmol/L的濃度范圍內(nèi)，隨Cu2+濃度的增大，CHBH溶液的ΔF隨Cu2+濃度的增加呈線性增加（圖2中插圖a），CHBH的發(fā)射光波長(zhǎng)發(fā)生藍(lán)移現(xiàn)象（圖2中插圖b）。

圖1 溶液pH對(duì)CHBH熒光強(qiáng)度的影響Fig.1 The effect of pH on fluorescence of CHBH

圖2 Cu2+對(duì)CHBH熒光猝滅規(guī)律Fig.2 The effect of Cu2+on fluorescence quenching of CHBH

2.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線與檢出限

按實(shí)驗(yàn)方法操作，采用光度滴定法，依次以3.0 μL的增量加入1.0×10-4mol/L的Cu2+溶液，分別測(cè)定加入Cu2+后溶液的ΔF，對(duì)數(shù)據(jù)做線性回歸，回歸方程為ΔF = 383cMA+ 6.2，相關(guān)系數(shù)（r）為0.995 3。以3σn-1計(jì)算，本方法的檢出限0.02 μmol/L，線性范圍為0.04 ～ 0.5 μmol/L。

圖3 CHBH對(duì)金屬離子的選擇性Fig.3 The selectivity of CHBH for Cu2+and co-exist metal ions

表1 水樣中Cu2+的測(cè)定結(jié)果Table 1 Analytical results of Cu2+in spiked samples of water

2.6 CHBH熒光探針的選擇性

實(shí)驗(yàn)考察了 CHBH探針對(duì)水中一些常見(jiàn)金屬離子的響應(yīng)情況，結(jié)果如圖3所示。結(jié)果表明，在濃度均為0.20 μmol/L時(shí)，CHBH對(duì)Cu2+的熒光響應(yīng)靈敏度明顯地優(yōu)于其它組分。

2.7 樣品測(cè)定

準(zhǔn)確移取1.0 × 10-3mol/L Cu2+100.0 μL于1.5 mL離心管中，加入900.0 μL自來(lái)水樣配成1.0 mL加標(biāo)樣品使用液，搖勻。用同樣方法配制1.0 mL靈江和靈湖加標(biāo)水樣溶液。

按實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定CHBH溶液的熒光強(qiáng)度，加入6.0 μL自來(lái)水加標(biāo)樣品，測(cè)定CHBH熒光強(qiáng)度增敏值 ΔF。用同樣方法，測(cè)定加入靈江水和靈湖水加標(biāo)樣后的 ΔF，根據(jù)線性方程，分別計(jì)算各試液中Cu2+含量，結(jié)果列于表 1。結(jié)果表明，樣品的加標(biāo)回收率在93.17%～95.00%之間，說(shuō)明本方法具有較高的準(zhǔn)確度。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文基于Cu2+對(duì)CHBH探針熒光的增敏作用，在優(yōu)化了反應(yīng)時(shí)間、溶液的酸度及Cu2+對(duì)CHBH熒光的增敏規(guī)律的基礎(chǔ)上，建立了CHBH熒光探針?lè)焖贉y(cè)定加標(biāo)水樣品中Cu2+的新技術(shù)。研究結(jié)果表明，本方法操作較為簡(jiǎn)便，對(duì)Cu2+具有較高的熒光響應(yīng)，常見(jiàn)金屬離子基本不干擾Cu2+的測(cè)定，方法具有較高的準(zhǔn)確度。

［1］ Z. Yurtman Gündüz，C. Gündüz， C. ?zp?nar，et al. A novel Schiff-base as a Cu（II） ion fluorescent sensor in aqueous solution［J］. Spectrochimica Acta Part A： Molecular and Biomolecular Spectroscopy， 2015，136（5）：1679-1683.

［2］ Mehmet Y?ld?r?m ，Ismet Kaya. Synthesis of a Novel Fluorescent Schiff Base as a Possible Cu（II） Ion Selective Sensor［J］. Journal of Fluorescence， 2010，20（3）：771-777.

［3］ 湯立軍，趙國(guó)有，王楠楠. 一種基于咔唑的熒光探針對(duì)銅（）Ⅱ離子的熒光增強(qiáng)識(shí)別［J］. 化學(xué)研究與應(yīng)用，2013，25（7）： 946-951.

［4］ 袁躍華，馮鋒，田茂忠，等. 羅丹明類熒光探針的合成及對(duì)銅離子的檢測(cè)［J］. 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào)，2011，32（1）：62-66.

［5］ 姜李，張波，孫劍，等. 基于羅丹明-B的雙通道銅離子熒光探針及其活細(xì)胞的應(yīng)用［J］. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2010，26（10）： 1750-1755.

［6］ 趙秀文，張亞男，何廣杰，等. 基于香豆酰肼的高選擇性的銅離子熒光探針［J］. 發(fā)光學(xué)報(bào)，2010，31（3）： 433-438.

［7］ 朱玲，赫奕.含萘基團(tuán)對(duì)銅離子具有高選擇性的化學(xué)熒光傳感器［J］.分子科學(xué)學(xué)報(bào)，2011（4）： 268-271.

［8］ 范方祿，靖金球，陳雪梅. 一個(gè)基于苯并噻唑的銅離子熒光探針的合成、晶體結(jié)構(gòu)和光譜性質(zhì)［J］. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2015，31（3）：548-554.

［9］ 楊健國(guó)，潘富友，賈文平，等. 2′-（2-噻吩亞甲基）-2-羥基苯甲酰腙鈷（Ⅲ）配合物的合成、表征及晶體結(jié)構(gòu)［J］. 無(wú)機(jī)化學(xué)學(xué)報(bào)，2009，25（12）： 2207-2210.

Determination of Trace Copper in Natural Water With 2'-（4-Carboxylbenzylidene）-2-hydroxybenzoylhydrazide as a Fluorescent Probe

LI Fang， YU Si-ying， LANG Jin-xiao， CHENG Yang-ying， ZHANG Jing-jing， LIN Zhen-chuan，MENG Bao-he
（School of Pharmaceutical and Chemical Engineering， Taizhou University， Zhejiang Taizhou 318000， China）

A new fluorescent sensor method for determination of copper ion in water was developed based on fluorescent enhancement of 2'-（4-carboxylbenzylidene）-2-hydroxybenzoylhydrazide（CHBH） by Cu2+.Experimental results show that a good linear relationship between the fluorescent intensity enhancement （ΔF） and the concentration of Cu2+can be obtained at the range of 0.04 ～ 0.50 μmol/L in the pH 9.89 buffer solution with a detection limit 0.02 μmol/L. The calibration equation is ΔF = 383cCu+ 6.2 with a correlation coefficient（r） 0.995 3. The method can be used applied to determine Cu2+in water samples with 1.94%～3.1% RSD， and the recovery is in the range of 93.17%～95.00%.

Fluorescent probe； Copper ion； CHBH； Fluorescence enhancement

O 657.39

A

1671-0460（2015）12-2736-03

化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：CRE-2012-C-303；國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目號(hào)：201410350017。

2015-10-31

李芳（1963-），女，山西大同人，副教授，主要從事分子光譜分析技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。E-mail： 739946380@qq.com。