具体实施方式

下面通过实施案例对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以本发明技术为前提下进行实施，现给出详细的实施方式和具体的操作过程来说明本发明具有创造性，但本发明的保护范围不限于以下的实施案例。

为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本申请中所用的表示用量、百分比的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。

本发明合成的化合物的结构表征方法如下：

(1)数字熔点测定仪

采用上海仪电物理光学仪器有限公司WRS-3型数字熔点仪，测定化合物溶程。熔点测定范围：23～320℃，温度数显最小示值为0.1℃。

(2)红外光谱(IR)

采用日本SHIMADZU(岛津)公司，IRTracer-100型傅立叶变换红外光谱仪测定化合物的红外光谱，溴化钾压片，波谱范围400～4000cm^-1。

(3)核磁共振谱(NMR)

采用德国Bruker(布鲁克)公司，Av-400型核磁共振波谱仪测定化合物的核磁共振谱，溶剂为氘代氯仿(CDCl₃)，内标TMS(四甲基硅烷)，频率分别为400MHz(¹H NMR)和100MHz(¹³C NMR)。

(4)高分辨质谱(HRMS)

采用德国Bruker(布鲁克)公司，micrOTOF-Q II 10410型高分辨质谱仪测定化合物的质谱。

下述实施例中涉及的检出限的计算方法如下：

检出限(LOD)的计算公式如下：

LOD＝3s/k_a

其中s是测定10次同一探针样品的最大荧光强度或吸光度的标准偏差；k_a是紫外可见或荧光浓度滴定实验中线性方程的斜率。

下述实施例中所使用的试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所使用的原料、试剂等，如无特殊说明，均为可从常规市购等商业途径得到的原料和试剂。例如，本发明下述实施例中涉及的1-氨基芘可以是商购渠道获得，其Cas号：1606-67-3。

实施例1

本实施例的一种酰胺基芘衍生物荧光探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺采用下述方法制得，步骤如下：

将1-氨基芘(2.2g，0.01mol)溶解在30mL的二氯甲烷中，并加入K₂CO₃(2.5g)做缚酸剂，混匀得到混合液；在冰水浴0℃下用恒压滴液漏斗缓慢向所述混合液中滴加二氯乙酰氯(3.5g，0.35mol)，滴加完毕后常温反应12h；反应结束后静置，过滤掉K₂CO₃，旋蒸除去滤液溶剂得粗品；再利用二氯甲烷/石油醚为溶剂对所得粗品进行重结晶，得到白色粉末状目标化合物，其产率为61％，熔点为224.7-225.2℃。

本实施例上述所述酰胺基芘衍生物荧光探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺的合成路线如下式六所示：

结构表征测试结果如下：

本实施例制备的目标化合物的红外光谱峰值数据如下：

3234-3115(C-N)；3076-3008(C-H)；1668(C＝O)。

本实施例制备的目标化合物的核磁共振氢谱数据如下：

11.13(s,1H),8.46–7.97(m,9H),6.90(s,1H).

本实施例制备的目标化合物的核磁共振碳谱数据如下：

163.95,131.36,131.05,128.61,127.75,127.48,126.93,126.87,125.60,125.55,125.35,124.91,124.40,123.55,123.55,122.80,69.29.

由本实施例制备的目标化合物的高分辨质谱图可知，其分子量/分子离子峰/理论分子量依次为327.0218/326.0147(-H)/326.0140(-H)。

综合上述数据可知，本实施例制备的目标化合物为2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺。

实施例2

本实施例的一种酰胺基芘衍生物荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺采用下述方法制得，步骤如下：

将1-氨基芘(2.2g，0.01mol)溶解在30mL的二氯甲烷中，并加入K₂CO₃(2.5g)做缚酸剂，混匀得到混合液；在冰水浴0℃下用恒压滴液漏斗缓慢向所述混合液中滴加2-呋喃甲酰氯(3.5g，0.35mol)，滴加完毕后常温反应12h；反应结束后静置，过滤掉K₂CO₃，旋蒸除去滤液溶剂得粗品；再利用二氯甲烷/石油醚为溶剂对所得粗品进行重结晶，得到目标化合物，呈绿色片状晶体，且产率为74％，熔点为249.0-249.1℃。

本实施例上述所述酰胺基芘衍生物荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的合成路线如下式七所示：

结构表征测试结果如下：

本实施例制备的目标化合物的红外光谱峰值数据如下：

3361-3302(C-N)；2976-2877(C-H)；1653(C＝O)。

本实施例制备的目标化合物的核磁共振氢谱数据如下：

10.76(s,1H),8.42–7.99(m,10H),7.51(dd,J＝3.5,0.8Hz,1H),6.79(dd,J＝3.5,1.8Hz,1H).

本实施例制备的目标化合物的核磁共振碳谱数据如下：

157.81,148.10,146.34,131.38,131.23,130.94,129.52,127.75,127.71,127.50,126.95,126.16,125.87,125.64,125.60,125.38,124.84,124.25,123.32,115.35,112.67.

由本实施例制备的目标化合物的高分辨质谱图可知，其分子量/分子离子峰/理论分子量依次为311.0946/310.0876(-H)/310.0868(-H)。

综合上述数据可知，本实施例制备的目标化合物为N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺。

性能测试：

(一)实施例1制备的荧光探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺对不同金属离子、阴离子或农药的选择性测试：

用超纯水配置50mL浓度为10^-2mol/L的金属离子标准液(Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Fe^{3 +}、Al³⁺、Ni²⁺、Sn²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺、Cr²⁺、Ag⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Cu⁺)、阴离子标准液(F^-、Cl^-、I^-、ClO₄ ^-、NO₃ ^-、HSO₄ ^-、CH₃COO^-、CN^-、SCN^-、NO₂ ^-、SO₄ ^2-、H₂PO₄ ^-)、农药标准液(氯氰菊酯、氯氟氰菊酯、乙氧氟草醚、甲基磺草酮、氰氟菊酯、氟苯脲、氟硅唑、氟佐隆、异噁唑草酮、环磺酮、磺草酮、NTBC、草甘膦、烯草酮)以及浓度为1×10^－5mol/L的实施例1制备的荧光探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺的二甲基亚砜纯溶液作为标准液备用。

将实施例1制备的荧光探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺的标准液与不同金属离子、阴离子和农药的标准液按照体积比为1:5的比例配置成多个10mL的待测样品，用荧光分光光度计对其进行荧光光谱测量，用紫外可见分光光度计对其进行紫外光谱测量，以此确定探针可识别的目标物。如图1所示，当加入不同的阳离子、阴离子以及农药后，发现荧光光谱和紫外光谱几乎都没有变化，只有SO₄ ^2-的紫外光谱有轻微的变化，在445nm处出现一个新峰。

(二)实施例1制备的荧光探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺对不同浓度的硫酸根离子的滴定检测：

配置50mL浓度为10^-2mol/L的硫酸根离子的超纯水溶液和浓度为1×10^－5mol/L的实施例1制备的荧光探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺的纯二甲基亚砜溶液作为标准液备用。将不同体积(0-10当量)的硫酸根离子标准液加入至探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺的标准液中，配置为不同浓度比例的待测溶液；对上述溶液分别进行荧光光谱和紫外光谱测量，以此确定探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺对不同浓度的硫酸根离子的识别能力。如图2所示，随着SO₄ ^2-的占比从0升至10当量时，探针2,2-二氯-N-(芘-1-基)乙酰胺在445nm处出现新峰并越来越明显，并且在10当量时强度达到最大。

(三)实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺对不同金属离子的选择性测试：

用超纯水配置50mL浓度为10^-2mol/L的金属离子标准液(Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Fe^{3 +}、Al³⁺、Ni²⁺、Sn²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺、Cr²⁺、Ag⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Cu⁺)以及浓度为1×10^－5mol/L的实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的乙腈纯溶液作为标准液备用。

将探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的标准液与不同金属离子的标准液按照体积比为1:5的比例配置成多个待测样品，用荧光分光光度计对其进行荧光光谱测量，紫外可见分光光度计对其进行紫外光谱测量，以此确定探针可识别的目标物。结果如图3所示，从图3(a)可以看出加入铜离子后，会使荧光开启，且明显增强但增强效果不同，而在相同条件下其他离子的体系荧光可忽略不计。从图3(b)可以看出当在体系中加入各种各样的金属离子时，探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的吸收光谱在Cu²⁺存在时出现蓝移，且吸光度明显降低。

(四)实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺特异性识别铜离子的干扰性检测：

用超纯水配置50mL浓度为10^-2mol/L的金属离子标准液(Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Zn²⁺、Mg²⁺、Fe^{3 +}、Al³⁺、Ni²⁺、Sn²⁺、Pb²⁺、Hg²⁺、Cr²⁺、Ag⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Ba²⁺、Fe²⁺、Cu⁺)以及浓度为1×10^－5mol/L的实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的乙腈纯溶液作为标准液备用。将浓度为1×10^－5mol/L的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的乙腈纯溶液和浓度为10^{- 2}mol/L的铜离子标准液按照体积比为1:5的比例配置成多个相同的待测样品，然后再分别引入其它相同量的金属离子标准液，检测在不同金属离子存在下探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺识别铜离子的抗干扰能力。从图4中可以看出探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺对铜离子的识别能力不受其他金属离子的影响，具有良好的抗干扰能力。

(五)实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺对不同浓度铜离子的滴定检测：

配置50mL浓度为10^-2mol/L的铜离子的超纯水纯溶液和浓度为1×10^－5mol/L的实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的乙腈纯溶液作为标准液备用。将不同体积(0-3当量)的铜离子标准液加入至探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的标准液中，配置为不同浓度比例的待测溶液；对上述溶液分别进行荧光光谱和紫外光谱测量，以此确定探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺对不同浓度的铜离子的识别能力。

如图5(a)所示，横坐标是波长(nm)，纵坐标是荧光强度，Cu²⁺的占比从0升至3当量，探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的荧光逐渐增强，并且在3当量时达到最高。在图5(b)中，显示了在不同浓度的Cu²⁺下N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺吸收光谱的变化，随着Cu²⁺量的增加，探针在500nm处的吸收峰逐渐蓝移，并且吸光度慢慢降低，并且在3当量时达到稳定。荧光强度与Cu²⁺浓度之间存在良好的线性关系，检出限低至4.73μM，实现了对Cu²⁺的定量检测。

(六)实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺对铜离子的可逆性检测

配置50mL浓度为10^-2mol/L的铜离子的超纯水纯溶液和浓度为1×10^－5mol/L的实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的纯乙腈溶液作为标准液备用，电子分析天平称取EDTA，用超纯水配置为浓度为10^-2mol/L的纯溶液待用。在探针-Cu²⁺梯子体系中加入适量的EDTA溶液，对其进行荧光光谱和紫外光谱测量；同一体系中再次引入等量的铜离子，再次进行荧光光谱和紫外光谱测量；反复多次，以此确定探针对铜离子的可逆性识别能力。

图6(a)为加入EDTA后，探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺对Cu²⁺的响应变化，在探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺体系中，加入Cu²⁺开启荧光；再加入等量的EDTA后，荧光关闭；再加入等量的Cu²⁺后，荧光再次开启；反复几次，荧光图谱如图6(a)所示。这是由于Cu²⁺与EDTA的螯合能力大于与探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的配位能力，表明探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺可以作为用于检测Cu²⁺的化学可逆探针。

(七)实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺与铜离子的络合比测试：

配置50mL浓度为10^-2mol/L的铜离子的超纯水纯溶液和浓度为1×10^－5mol/L的实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的纯乙腈溶液作为标准液备用。将探针标准液与铜离子标准液按照体积比为1:0至1:10的配比分别配置不同比例的溶液；对上述溶液分别对其进行荧光光谱和紫外光谱测量，以此确定探针对铜离子的配位比例。在图6(b)中结果显示，[N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺]/([N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺]+[Cu²⁺])的最大值为0.5。由此说明，在反应的最初阶段，探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺与Cu²⁺的结合比为1:1。

(八)实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺对铜离子的时间影响性测定：

配置50mL浓度为10^-2mol/L的铜离子的超纯水溶液和浓度为1×10^－5mol/L的实施例2制备的荧光探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的纯乙腈溶液作为标准液备用。将两者按照一定比例配置成待测样品，固定时间间隔，在不同时间下对其进行荧光光谱和紫外光谱测量，以此确定时间对探针-Cu²⁺体系的影响。在图7中结果显示，探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺本身可以在100min内处于高稳定状态；加入Cu²⁺后，探针N-(芘-1-基)呋喃-2-甲酰胺的荧光强度在30分钟内达到最大水平，且保持稳定很长时间。