CN102898353A - 一种咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱及其制备方法 - Google Patents

一种咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱及其制备方法。以邻苯二胺与咔唑、对氟苯甲醛为原料，通过醛基与伯胺的缩合反应，得到了具有共轭结构的双席夫碱。该工艺合成成本低，产率高，反应条件温和，产品易于纯化。因为该化合物具有共轭、刚性平面结构，在溶液中表现出了较强的荧光发射，Cu2+对化合物的荧光具有很强的增强作用，可以作为Cu2+荧光探针，应用于荧光探针领域。

Description

一种咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱及其制备方法，该席夫碱具有良好的荧光性能，而且能够络合金属离子，可以作为金属离子荧光探针。
背景技术：
荧光材料及其在传感器方面的研究越来越受到人们的关注。由于荧光检测具有操作简单和高的检测线等特点，因而作为一种用途广泛的工具应用在分析化学、生物化学和细胞生物学等领域。荧光化学传感器是通过荧光增强或荧光淬灭来放大分子水平的金属离子和传感器之间的键合作用。由于咔唑衍生物具有高的荧光量子产率而在荧光化学传感器中经常被用做荧光基团。
席夫碱是指一类含有C=N基团的化合物，N原子上的孤对电子，可以很容易地与金属离子进行配位而形成配合物。由于含有此特殊官能团，使得席夫碱成为一类重要的有机配体。如果，把荧光量子产率较高的咔唑基团做母核制备咔唑系席夫碱，那么此类化合物将会有非常可观的研究前景。近年来，关于这一课题，人们已经做出了大量工作。例如，有研究者利用N－乙基咔唑－3－甲醛与乙二胺为原料合成了N－乙基咔唑席夫碱化合物，并研究了各种金属离子对其荧光性能的影响，结果表明Cu2+能有效地猝灭其荧光，可以作为探测Cu2+的荧光探针[功能材料，2011,9(42)：1588-1590]。此外，众多研究者对于其他的一些金属离子荧光探针也做了大量研究，譬如Zn2+、Ni2+、Co2+等等。
席夫碱金属离子荧光探针因其具有良好的应用前景，研究者们已经做了大量的工作。但是，由于具有新型结构的荧光席夫碱的缺乏、席夫碱的荧光性能不良等缺点，制约了席夫碱荧光探针的研发。针对这一问题，本发明提供了一种新的咔唑苯甲醛缩苯二胺席夫碱，该席夫碱在溶液中具有良好的荧光发射，而且可以作为Cu2+ 荧光探针使用。经过检索，该席夫碱结构均未见相关报导。
发明内容：
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新的咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱，该席夫碱具有良好荧光性能，可以作为金属离子荧光探针。并且该工艺具有成本低、操作简便、条件温和、产率高等优点。
本发明的另一目的是提供所述咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱的制备方法。
本发明的另一目的是提供所述咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱的应用。
为了实现这样的目的，本发明的技术方案中采用咔唑和对氟苯甲醛为原料制备了咔唑苯甲醛，又利用咔唑苯甲醛与价格低廉的邻苯二胺为原料，得到了一种咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱。
本发明是通过如下措施来实现的：
本发明涉及的新的咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱，其化学结构如下：
Figure BDA0000237136351
本发明制备式化合物的反应原理如下：
（1）咔唑苯甲醛的制备
Figure BDA0000237136352
（2）咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱的制备
Figure BDA0000237136353
本发明制备式化合物的方法如下：
（1）咔唑苯甲醛的制备
咔唑苯甲醛根据文献报道制备。
（2）咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱的制备
称取一定量的咔唑苯甲醛溶于溶剂，开动搅拌，直至咔唑苯甲醛全部溶解，加入一定量的邻苯二胺，加入适量的弱酸，控温在50~100℃，反应一段时间，得到了黄色的席夫碱粉末，粉末选用合适的溶剂重结晶，得到了纯净的席夫碱，真空干燥即得产品。
具体步骤如下：
1）称取咔唑苯甲醛溶于溶剂，咔唑苯甲醛与溶剂的摩尔比为1:10~1:100；
2）称取二胺类化合物溶于步骤1）所述的溶液，对苯二胺与咔唑苯甲醛的摩尔比为1:2~1:8；
3）量取一定量的弱酸加入步骤2）所述的溶液中，弱酸的用量为1~8d；
4）开动搅拌开始反应，在50~75℃下恒温反应2~12h，得到了黄色的席夫碱粉末，粉末选用合适的溶剂重结晶，即得纯品。
优选的，溶剂为甲醇、乙醇或丙酮。
优选的，咔唑苯甲醛与邻苯二胺的摩尔比为2:1~8:1。
优选的，弱酸为甲酸或乙酸。
优选的，重结晶所用的溶剂为乙醇、氯仿或二氯甲烷。
本发明将咔唑苯甲醛与价格低廉的邻苯二胺进行反应，得到了一种新化合物，经测试，这些化合物均具有良好的荧光发射，并且可以作为Cu2+荧光探针（结果见附图）。
本发明的化合物，可以作为荧光探针应用于荧光探针领域。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明的技术方案，以下通过具体的实施例作进一步详细叙述。
实施例1：
称取咔唑苯甲醛2.16g(0.008mol)溶于30ml丙酮中，开动搅拌，直至咔唑苯甲醛全部溶解，加入邻苯二胺0.1g(0.001mol)，加入3d冰乙酸，控温在56℃，反应12h，得到了黄色的席夫碱粉末，粉末选用乙醇重结晶，真空干燥即得咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱，产率：65%。
P1(反应物：咔唑苯甲醛，邻苯二胺）
Figure BDA0000237136354
1H NMR (d-DMSO) δ: 8.48(d, 4H, J=7.6), 8.28(d, 4H,J=7.6), 7.85(d, 4H, J=8.0), 7.72(s, 2H), 7.59(d, 2H,J=7.6), 7.50(m, 6H), 7.32(t, 4H, J=7.2), 7.24(t, 4H,J=7.8).
元素分析：C44H30N4：%C85.97(85.99);%H4.92(4.89);9.10(9.11)括号内为实测值；
MS(ESP)m/z:614.25(M)。
实施例2：
称取咔唑苯甲醛1.08g(0.004mol)溶于40ml乙醇中，开动搅拌，直至咔唑苯甲醛全部溶解，加入邻苯二胺0.1g(0.001mol)，加入8d甲酸，控温在75℃，反应8h，得到了黄色的席夫碱粉末，粉末选用二氯甲烷重结晶，真空干燥即得咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱，产率：70%，化合物结构表征数据见实施例1。
实施例3：
称取咔唑苯甲醛2.16g(0.008mol)溶于60ml甲醇中，开动搅拌，直至咔唑苯甲醛全部溶解，加入邻苯二胺0.3g(0.003mol)，加入5d甲酸，控温在65℃，反应2h，得到了黄色的席夫碱粉末，粉末选用氯仿重结晶，真空干燥即得咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱，产率：67%，化合物结构表征数据见实施例1。
实施例4：
称取咔唑苯甲醛0.54g(0.002mol)溶于30ml甲醇中，开动搅拌，直至咔唑苯甲醛全部溶解，加入邻苯二胺0.1g(0.001mol)，加入1d冰乙酸，控温在65℃，反应2h，得到了黄色的席夫碱粉末，粉末选用二氯甲烷重结晶，真空干燥即得咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱，产率：65%，化合物结构表征数据见实施例1。
实验例：
1.咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱的荧光性能研究
取经过纯化处理的实施例1样品，用DMSO溶解，配制成1.0x10-5mol/ml的样品溶液。
利用紫外可见分光光度计分别测定样品的紫外吸收光谱，发现其最大紫外吸收波长，进而以此作为荧光激发波长，利用荧光分光光度计测定化合物的荧光光谱（结果见附图1）。
研究结果表明：化合物具有良好的荧光发射。
2.金属离子对其荧光性能的影响
配制1.0x10-5mol/ml的含有Cu(NO3)2、Fe(NO3)2、Zn(NO3)2、Ni(NO3)2的DMSO溶液，分别取上述的已经配制好的1.0x10-5mol/ml的咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱的DMSO溶液，使其与金属离子溶液以1:1混合，测试混合溶液的荧光光谱。（结果见附图2）
研究结果表明：Cu2+、Fe2+、Zn2+、Ni2+均对化合物的荧光强度有一定的增大作用，但是Cu2+的增大的效果最明显，由此可以断定，咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱可以作为Cu2+的荧光探针。
附图说明：
附图1—化合物1在DMSO中的荧光谱图。
附图2—化合物1与各个金属离子溶液混合物的荧光谱图。

Claims (6)

1.一种咔唑苯甲醛缩苯二胺双席夫碱，其特征在于：其结构式如下：
Figure FDA0000237136341
2.如权利要求1所述化合物的应用，其特征在于：应用于荧光探针领域。
3.一种权利要求1所述的咔唑苯甲醛缩邻苯二胺双席夫碱的制备方法，其特征在于：其制备方法如下：
1）称取咔唑苯甲醛溶于溶剂，咔唑苯甲醛与溶剂的摩尔比为1:10~1:100；
2）称取邻苯二胺溶于步骤1）所述的溶液，邻苯二胺与咔唑苯甲醛的摩尔比为1:2~1:8；
3）量取一定量的弱酸加入步骤2）所述的溶液中，弱酸的用量为1~8d；
4）开动搅拌开始反应，在50~75℃下恒温反应2~12h，得到了黄色的席夫碱粉末，粉末选用合适的溶剂重结晶，即得纯品。
4.如权利要求3所述化合物的制备方法，其特征在于：溶剂为甲醇、乙醇或丙酮。
5.如权利要求3所述化合物的制备方法，其特征在于：弱酸为甲酸或乙酸。
6.如权利要求3所述化合物的制备方法，其特征在于：重结晶所用的溶剂为乙醇、氯仿或二氯甲烷。
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