CN103320116A - 一种低级醇检测探针、制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低级醇检测探针、制备方法及应用，属分析化学检测技术领域。其具有如下结构通式：式中R1为氢原子，R2为氮原子或基团，R3为氢或甲氧基。将本发明探针分子制备成检测板，与低级醇作用后变为红色或粉红色，现象明显，裸眼即可识别；使用方便，成本低廉，可以直接用于检测溶液中低级醇的存在，可以实时快速检测低级醇，适于大规模实际生产使用，在环保领域有着很好的应用前景。避免了传统检测方法需要借助大型仪器，必须要专业人员且较长时间利用专业工具和软件才能得到结果。

Description

一种低级醇检测探针、制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种低级醇检测探针，具体涉及到一种可发生基态质子转移型化合物、其合成以及其应用，属分析化学检测技术领域。
背景技术
液态低级醇（包括甲醇、乙醇、丙醇等）是基础的化工原料和优质的燃料，在化学化工等行业得到广泛的应用，因此发展简便、高效检测醇类的方法是很有意义的。
目前对低级醇的检测主要以液相色谱技术为主，而这些分析手段使用仪器很昂贵，操作分析要求技术高，检测时间长。因此发展一种简单、方便、快速检测液态低级醇传感器非常必要。
发明内容
本发明目的在于提供一种通过颜色变化检测低级醇的探针，实现简单、方便、快速检测出环境中低级醇；另一目的在于提供其制备方法及应用。
本发明所述液态低级醇探针的化学结构式为：
Figure 572962DEST_PATH_IMAGE001
式中R1为氢原子，R2为氮原子或基团，R3为氢或甲氧基。
其合成路线如下：
Figure 440741DEST_PATH_IMAGE003
氮气保护下将邻羟基苯胺的乙醇溶液滴加入醛的乙醇溶液中，室温搅拌后回流，除去溶剂，乙醇重结晶，即可得到最终产物。
将本发明探针与低级醇作用，使得探针分子发生基态质子转移，探针颜色发生变化，原本紫外吸收在非可见光区，作用后变为可见光区吸收，使探针由无色变成有色，肉眼很容易识别。实际应用时，将本发明探针分子配成溶液，溶液浓度为（1-10) × 10-5 M，将固体基材浸泡在其中，使探针涂覆在基材表面，制成检测板。检测时将试纸直接插入待测液，通过观察颜色变化用裸眼目视比色法确定低级醇的存在。所述的低碳醇为甲醇、乙醇、正丙醇或正丁醇。所使用的固体载体可以是定性滤纸、硅胶板、淀粉膜或纤维素膜。
本发明与现有其他检测手段相比，具有以下优点：
1、本发明所述的低级醇探针选择性好，该探针只对低级醇有显色响应，对其他常见溶剂没有变化；
2、本发明所述的低级醇探针合成路线简单、成本低廉，处理方便，适合实际生产应用.。
3、本发明所述的低级醇探针响应速度快，5秒内即可变色，灵敏度高；可以实现环境中微量低级醇的高灵敏度、高选择性的快速检测。
4、本发明所述的低级醇检测试纸为白色或略带浅黄色，与低级醇作用后变为红色或粉红色，现象明显，裸眼即可识别；使用方便，成本低廉，可以直接用于检测溶液中低级醇的存在，可以实时快速检测低级醇，易于大规模实际生产使用，在环保领域有着巨大的应用前景。避免了传统检测方法需要借助大型仪器，必须要专业人员且较长时间利用专业工具和软件才能得到结果。
附图说明
图1：实施例一中的探针1 (1.5 × 10-5 M)比色检测不同溶剂的紫外光谱图；其中1为N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、吡啶、乙醚、二甲基亚砜和乙酸乙酯等溶剂；2为甲醇，5为乙醇，3为正丙醇，4为正丁醇；
图2：实施例一中的探针1 (1.5 × 10-5 M)的3000 μL乙腈溶液中加入甲醇（0 μL − 140 μL）的紫外光谱图；箭头代表甲醇浓度的增加；
图3：实施例一中的探针1制得的检测硅胶板检测低级醇的数码照片；图中自左至右依次为空白、甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇；
图4：实施例一中的探针1在不同溶剂中颜色数码照片；图中自左至右依次为水（water）、乙酸乙酯（ethyl acetate）、N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、丙酮（acetone）、乙腈（acetonitrile）、甲醇（methanol）、乙醇（ethanol）、正丙醇（n-propanol）、正丁醇（n-butanol）、四氢呋喃（THF）、氯仿（chloroform）、二氯甲烷（dichloromethane）、吡啶（pyridine）、乙醚（ether）、二甲基亚砜（DMSO）；
图5：实施例二中的探针2 (1.5 × 10-5 M)比色检测不同溶剂的紫外光谱图；图中1为乙酸乙酯、N,N-二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、吡啶、乙醚、二甲基亚砜等溶剂；2为甲醇，5为乙醇，3为正丙醇，4为正丁醇；
图6：实施例二中的探针2 (1.5 × 10-5 M)的3000 μL乙腈溶液中加入甲醇（0 μL − 140 μL）的紫外光谱图；箭头代表甲醇浓度的增加。
具体实施方式
为对本发明进行更好的说明，举实施例如下：
实施例一：通式中R1和R3为氢原子、R2为氮原子，（探针1）
合成步骤：氮气保护下将邻羟基苯胺(0.011 mol)的乙醇溶液滴加入1,8-二氮杂萘-2-甲醛（0.01 mol)的乙醇溶液中，室温搅拌30分钟后回流2小时，除去溶剂，乙醇重结晶，即可得到最终产物(2.07 g, 65%)。
表征如下：Characterization of 1: Mp = 199−201 °C. HRMS (EI) m/z: calcd for C15H11N3ONa [M + Na]+, 272.0794; found, 272.0799. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d 6, TMS): δH 9.42 (s, 1H), 9.17 (d, 1H), 8.98 (s, 1H), 8.68 (m, 1H), 8.60 (m, 1H), 8.53 (m, 1H), 7.71 (m, 1H), 7.46 (m, 1H), 7.20 (m, 1H). 6.99 (m, 1H), and 6.92 (m, 1H). 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6): δC 159.24, 158.12, 155.85, 154.67, 152.47, 138.77, 137.98, 136.62, 129.57, 123.94, 123.61, 120.37, 120.14, and 117.04.
实施例二：通式中R1和R3为氢原子，R2为
Figure 496422DEST_PATH_IMAGE002
基团，（探针2 ）
合成步骤与实施例一中相同，区别在于用8-乙酸乙酯甲氧基喹啉-2-甲醛替代实施例一中的1,8-二氮杂萘-2-甲醛，产率67%。
表征如下：Characterization of 2: Mp = 159−160 °C. HRMS (EI) m/z: calcd for C20H18N2O4 [M + Na]+, 373.1159; found, 373.1169. 1H NMR (400 MHz, CDCl3, TMS): δH 9.14(s, 1H), 8.38 (m, 1H), 8.25 (m, 1H), 7.50 (m, 1H), 7.42 (s, 1H), 7.26 (m, 2H), 7.04 (m, 2H), 6.96 (m, 2H), 5.02 (s, 2H), 4.31 (q, 2H). and 1.30 (t, 3H). 13C NMR (100 MHz, CDCl3): δC 168.63, 157.50, 153.89, 153.61, 152.91, 139.96, 136.70, 134.36, 130.27, 127.93, 120.97, 120.40, 118.96, 116.40, 115.39, 110.25, 66.37, 61.57, and 14.22.
将本发明制得的探针分子1、2 (1.5 × 10-5 M)加入相应的溶剂中，测量紫外可见光谱变化，如图1和图5所示，探针在其他溶剂的紫外可见吸收在紫外区，而在低碳醇溶液（甲醇（methanol）、乙醇（ethanol）、正丙醇（n-propanol）、正丁醇（n-butanol））中吸收峰在可见光区波长510-550 nm处。
探针在低碳醇（甲醇（methanol）、乙醇（ethanol）、正丙醇（n-propanol）、正丁醇（n-butanol））中显示出不同的颜色如红色、粉红色等，在其他溶剂中为无色透明，如图4所示。
在探针分子的乙腈溶液（3000 μL）中加入甲醇溶液，在可见光区产生相应的紫外吸收峰，并且随着加入甲醇的量而相应增强，加入10 μL甲醇即可看到颜色变化，相应的紫外吸收峰也产生变化，如图2和图6所示。
将探针以浸泡的方式直接涂覆在基材表面制成检测硅胶板。检测时将硅胶板直接插入待测液，通过观察颜色变化确定低级醇（甲醇（methanol）、乙醇（ethanol）、正丙醇（n-propanol）、正丁醇（n-butanol））的存在。在没有插入待测溶液时硅胶板显示出原有的白色，插入待测溶液后显示出不同的颜色，如图3所示。
上述实施例用来解释说明本专利，而不是对本专利进行限制，在本专利的精神和权利要求的保护范围内，对本专利作出的任何修改和改变，都落入本专利的保护范围。

Claims (6)

1.一种低级醇检测探针，其特征在于，具有如下结构通式：
Figure 2013101983424100001DEST_PATH_IMAGE002
式中R1为氢原子，R2为氮原子或基团，R3为氢或甲氧基。
2.如权利要求1所述的低级醇检测探针，其特征在于，优选式中R1为氢原子，R2为氮原子或
Figure 2013101983424100001DEST_PATH_IMAGE004A
基团，R3为氢。
3.制备权利要求1所述的低级醇检测探针的方法，其特征在于，采用以下方法合成：
Figure 2013101983424100001DEST_PATH_IMAGE006
氮气保护下将邻羟基苯胺的乙醇溶液滴加入醛的乙醇溶液中，室温搅拌后回流，除去溶剂，乙醇重结晶，即可得到最终产物；式中R1为氢原子，R2为氮原子或
Figure DEST_PATH_IMAGE004AA
基团，R3为氢或甲氧基。
4.如权利要求1或2所述的低级醇检测探针在检测方面的应用，其特征在于，将其配成溶液，将固体基材浸泡在其中，使探针涂覆在载体表面，制成检测板；检测时将检测板直接插入待测液，通过观察颜色变化用裸眼目视比色法确定低级醇的存在；所述的低碳醇为甲醇、乙醇、正丙醇或正丁醇。
5.如权利要求4所述的低级醇检测探针在检测方面的应用，其特征在于，所使用的固体载体为定性滤纸、硅胶板、淀粉膜或纤维素膜。
6.如权利要求4或5所述的低级醇检测探针在检测方面的应用，其特征在于，探针溶液浓度为（1-10) × 10- 5 M。
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