2'-（4-羧基苯亚甲基）-2-羟基苯甲酰腙荧光探针法测定水样中的微量铜

李 芳，余思莹，郎金晓，程阳颖，章晶晶，林真钏，孟宝河

（台州学院 医药化工学院， 浙江 台州 318000）

2'-（4-羧基苯亚甲基）-2-羟基苯甲酰腙荧光探针法测定水样中的微量铜

李 芳，余思莹，郎金晓，程阳颖，章晶晶，林真钏，孟宝河

（台州学院 医药化工学院， 浙江 台州 318000）

基于Cu2+对2'-（4-羧基苯亚甲基）-2-羟基苯甲酰腙（CHBH）荧光的增敏作用，建立了测定水样中Cu2+的荧光探针法。实验结果表明，在pH=9.89 B-R缓冲溶液中，Cu2+浓度在0.04 ～ 0.50 μmol/L范围内，荧光强度的增敏值（ΔF）与Cu2+浓度呈线性关系，线性方程为ΔF = 383cCu+ 6.2，相关系数（r）为0.995 3，方法检出限0.02 μmol/L。本方法用于加标水样中Cu2+的分析，RSD为1.94%～3.1%，Cu2+的平均回收率为93.17%～95.00%。

荧光探针；铜离子；2'-（4-羧基苯亚甲基）-2-羟基苯甲酰腙；荧光增敏

铜作为人体内的一种必需微量元素，是机体内蛋白质和酶的组成部分，对人体的新陈代谢起着重要作用。因此，过多或过少，都会使人体产生某些疾病。目前，铜离子的检测方法除常规的原子吸收光谱法和原子发射光谱法外，科技人员还开发了基于Schiff碱［1，2］、咔唑［3］、罗丹明B［4］、香豆酰肼［5］、含萘基团［6］和苯并噻唑［7］等有机小分子荧光探针法。

酰腙是一类含有-CONHN=CH-基团的化合物，属于Schiff碱的一类，具有强的配位能力，能与金属离子形成稳定性不同的配合物。本文以水杨酰肼和对甲酰基苯甲酸为原料，合成了 2'-（4-羧基苯亚甲基）-2-羟基苯甲酰腙（CHBH），而Cu2+的存在会使其464 nm处的荧光强度增加。因此，利用Cu2+对CHBH荧光发射强度的增敏作用，建立了基于CHBH作荧光探针的快速测定水样中痕量Cu2+的新

方法。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

Cary Eclipse 荧光分光光谱仪（Agilent）；Elix-5+ Milli-QG 超纯水系统（Millipore）；DELTA 320 pH计（梅特勒-特利多）。

水杨酰肼、对甲酰基苯甲酸、CuSO4·5H2O、NaOH及其它试剂均为分析纯（Aladdin）；Britton-Robison（B-R）缓冲溶液（pH=9.89）；CHBH贮备液（1.0×10-3mol/L）：准确称取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，使用时稀释至1.0×10-4mol/L；0.01 mol/L的 Cu2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Fe3+、Cd2+、Pb2+和Mn2+等标准溶液，使用时稀释成所需的浓度；水为超纯水。

1.2 实验方法

移取2.70 mL CHBH使用液于比色皿中，加入0.30 mLB-R缓冲溶液，摇匀后，在λex/λem为243/464 nm（激发/发射狭缝10/20 nm）条件下，测定溶液的荧光强度F。用光度滴定法，测定分别加入不同体积Cu2+并反应10 min后溶液的荧光增敏值（ΔF），对数据做线性回归。同样条件下，测定水样加入后CHBH溶液的 ΔF，根据线性方程和溶液的稀释倍率，计算溶液中Cu2+的含量。

2 结果与讨论

2.1 CHBH的合成

参照文献［9］合成方法，将水杨酰肼（2 mmol，0.30 g）和对甲酰基苯甲酸（4 mmol，0.60 g）分别溶于适量无水乙醇后加入三口烧瓶，回流反应3 h后过滤，用无水乙醇洗涤后，60 ℃条件下真空干燥，得到浅黄色的CHBH，收率92%。合成路线如Scheme1所示，产品在乙醇中的溶解度较小，易溶于DMF。

图1 CHBH的合成路线Fig.1 Synthetic route of CHBH

2.2 反应时间的影响

按实验方法考察了 Cu2+与CHBH作用时间对溶液荧光强度的影响，时间间隔为 1 min。结果表明，Cu2+与CHBH作用10 min后，CHBH的荧光强度基本趋于稳定。所以，实验确定在加入Cu2+反应10 min后测定溶液的荧光强度。

2.3 溶液酸度对CHBH荧光强度的影响

配制pH分别为4.99、6.14、7.02、7.88、9.16、9.89和11.43的B-R缓冲溶液，按实验方法操作，分别测定不同pH下同浓度Cu2+加入后CHBH溶液的ΔF，结果如图1所示。由图可知，pH=9.89时，Cu2+对CHBH溶液的荧光响应最灵敏。因此，实验选用pH=9.89的B-R缓冲溶液调控溶液的pH值。

2.4 Cu2+对CHBH荧光的增敏规律

在实验操作条件下，向CHBH溶液中加入不同浓度的Cu2+，分别扫描溶液的荧光发射光谱，结果如图2所示。从图2可看出，Cu2+在0.1～0.5 μmol/L的浓度范围内，随Cu2+浓度的增大，CHBH溶液的ΔF随Cu2+浓度的增加呈线性增加（图2中插图a），CHBH的发射光波长发生蓝移现象（图2中插图b）。

图1 溶液pH对CHBH荧光强度的影响Fig.1 The effect of pH on fluorescence of CHBH

图2 Cu2+对CHBH荧光猝灭规律Fig.2 The effect of Cu2+on fluorescence quenching of CHBH

2.5 标准曲线与检出限

按实验方法操作，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，分别测定加入Cu2+后溶液的ΔF，对数据做线性回归，回归方程为ΔF = 383cMA+ 6.2，相关系数（r）为0.995 3。以3σn-1计算，本方法的检出限0.02 μmol/L，线性范围为0.04 ～ 0.5 μmol/L。

图3 CHBH对金属离子的选择性Fig.3 The selectivity of CHBH for Cu2+and co-exist metal ions

表1 水样中Cu2+的测定结果Table 1 Analytical results of Cu2+in spiked samples of water

2.6 CHBH荧光探针的选择性

实验考察了 CHBH探针对水中一些常见金属离子的响应情况，结果如图3所示。结果表明，在浓度均为0.20 μmol/L时，CHBH对Cu2+的荧光响应灵敏度明显地优于其它组分。

2.7 样品测定

准确移取1.0 × 10-3mol/L Cu2+100.0 μL于1.5 mL离心管中，加入900.0 μL自来水样配成1.0 mL加标样品使用液，摇匀。用同样方法配制1.0 mL灵江和灵湖加标水样溶液。

按实验方法测定CHBH溶液的荧光强度，加入6.0 μL自来水加标样品，测定CHBH荧光强度增敏值 ΔF。用同样方法，测定加入灵江水和灵湖水加标样后的 ΔF，根据线性方程，分别计算各试液中Cu2+含量，结果列于表 1。结果表明，样品的加标回收率在93.17%～95.00%之间，说明本方法具有较高的准确度。

3 结束语

本文基于Cu2+对CHBH探针荧光的增敏作用，在优化了反应时间、溶液的酸度及Cu2+对CHBH荧光的增敏规律的基础上，建立了CHBH荧光探针法快速测定加标水样品中Cu2+的新技术。研究结果表明，本方法操作较为简便，对Cu2+具有较高的荧光响应，常见金属离子基本不干扰Cu2+的测定，方法具有较高的准确度。

［1］ Z. Yurtman Gündüz，C. Gündüz， C. Özpınar，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 Yıldırım ，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］ 汤立军，赵国有，王楠楠. 一种基于咔唑的荧光探针对铜（）Ⅱ离子的荧光增强识别［J］. 化学研究与应用，2013，25（7）： 946-951.

［4］ 袁跃华，冯锋，田茂忠，等. 罗丹明类荧光探针的合成及对铜离子的检测［J］. 高等学校化学学报，2011，32（1）：62-66.

［5］ 姜李，张波，孙剑，等. 基于罗丹明-B的双通道铜离子荧光探针及其活细胞的应用［J］. 无机化学学报，2010，26（10）： 1750-1755.

［6］ 赵秀文，张亚男，何广杰，等. 基于香豆酰肼的高选择性的铜离子荧光探针［J］. 发光学报，2010，31（3）： 433-438.

［7］ 朱玲，赫奕.含萘基团对铜离子具有高选择性的化学荧光传感器［J］.分子科学学报，2011（4）： 268-271.

［8］ 范方禄，靖金球，陈雪梅. 一个基于苯并噻唑的铜离子荧光探针的合成、晶体结构和光谱性质［J］. 无机化学学报，2015，31（3）：548-554.

［9］ 杨健国，潘富友，贾文平，等. 2′-（2-噻吩亚甲基）-2-羟基苯甲酰腙钴（Ⅲ）配合物的合成、表征及晶体结构［J］. 无机化学学报，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

化工资源有效利用国家重点实验室开放项目，项目号：CRE-2012-C-303；国家级大学生创新创业训练计划项目，项目号：201410350017。

2015-10-31

李芳（1963-），女，山西大同人，副教授，主要从事分子光谱分析技术的开发与应用。E-mail： 739946380@qq.com。