CN109503422A

CN109503422A - 一种席夫碱铝离子探针化合物的合成及应用

Info

Publication number: CN109503422A
Application number: CN201811555280.7A
Authority: CN
Inventors: 马新贤; 马英虎; 谢洪平; 刘成龙
Original assignee: Ningxia Normal University
Current assignee: Ningxia Normal University
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2018-12-19
Publication date: 2019-03-22

Abstract

本发明提供了一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成，是以无水乙醇为溶剂，均苯三甲酸三甲酯和水合肼在回流反应，抽滤，洗涤，干燥，得中间产物；然后使中间产物和水杨醛在DMF中回流反应，抽滤，洗涤，干燥，得到纯品席夫碱Al³⁺探针化合物。在席夫碱Al³⁺探针化合物的DMF溶液中，分别加入Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Cd²⁺、Cr²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺的水溶液，只有Al³⁺溶液的加入能使探针化合物DMF溶液的荧光增强12倍，因此对水溶液中Al³⁺可以进行进行专一性荧光识别，最低检测限可达到1×10^‑7mol L^‑1。

Description

一种席夫碱铝离子探针化合物的合成及应用

技术领域

本发明涉及一种Al³⁺探针化合物，尤其涉及一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成及应用，属于有机化学合成和化学分析领域。

背景技术

铝是我们常见的金属元素，然而如今部分环境污染是由于人们大量的使用了铝制品和铝化合物造成的。铝污染严重损害人体的肌肉、骨骼和大脑，严重危害动植物生长以及人体的健康，导致老年痴呆和帕金森氏病等。因此对环境体系中铝离子的检测非常重要，而发展高灵敏度，高选择性，简单快捷的检测方法成为众多研究者的关注点。相比较而言，荧光探针法因具有操作简单、选择性好、灵敏度高及响应速度快等优点，已被广泛用于金属离子的分析检测。因此，发展快速检测环境中Al³⁺的荧光探针具有非常重要的意义。

希夫碱因具有-C=N-结构，且其结构中的N原子带有一对孤对电子而营造出了一个富电子的化学环境，这使得希夫碱成为一个良好的金属离子配体。席夫碱结构与金属离子有较强的配位能力，含有大π键的席夫碱，一般具有良好的荧光性能。基于以上原因，合成席夫碱结构的化合物进行Al³⁺的识别具有很好的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种席夫碱Al³⁺荧光探针化合物的合成方法；

本发明的另一目的是提供该席夫碱Al³⁺荧光探针化合物识别Al³⁺的具体应用。

（一）Al³⁺探针化合物

本发明席夫碱Al³⁺探针化合物的分子式为：C₃₀H₂₄N₆O₆，结构式如下：

Al³⁺探针化合物的合成：以无水乙醇为溶剂，均苯三甲酸三甲酯和水合肼以1:3~1:3.5的摩尔比在室温回流反应7~8h；反应结束后反应液分散水中，抽滤并用乙醇重结晶，干燥，得中间产物；然后使中间产物和水杨醛以1:3的摩尔比，在DMF中于70℃~100℃下反应6h~9h；反应结束后反应液分散到水中，抽滤并用乙醇洗涤三次，真空干燥，得到纯品席夫碱Al³⁺探针化合物。

所述真空干燥是在真空度0.02~0.06MPa，20~60℃下进行。

（二）Al³⁺探针化合物的对阳离子的荧光响应

在常温条件下，配置一系列Al³⁺探针化合物的DMF溶液（1×10^-5mol L^-1），分别加入Al³ ⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Cd²⁺、Cr²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺的水溶液（浓度分别为1×10^-5mol L^-1），观察各溶液荧光的变化。结果发现，只有Al³⁺水溶液的加入能使探针化合物DMF溶液的荧光发生大幅度的增强现象（增强12倍），而其它阳离子溶液的加入不能使探针化合物DMF溶液的荧光产生响应。因此，探针化合物能实现对Al³⁺的专一选择性行荧识别。

滴定实验表明，探针化合物对于Al³⁺的最低检测限可达到1×10^-7mol L^-1。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明Al³⁺探针化合物的合成及应用进行详细说明。

实施例1

中间产物的合成：称取均苯三甲酸三甲酯（5.0g，0.02mol），水合肼（85%，3.79g，0.065mol），加入到装有150mL 乙醇的250mL烧瓶中，磁力搅拌下回流8h，趁热分散到装有大量水的烧杯中，抽滤并用乙醇重结晶，干燥后得中间产物，待用；

Al³⁺探针化合物的合成：称取中间产物（5.0g，0.02mol），水杨醛（7.3g，0.06mol），加入到装有100mL DMF的250mL烧瓶中，在90℃下磁力搅拌反应8h，趁热分散到装有大量水的烧杯中，抽滤并用乙醇洗涤三次，在0.06MPa、60℃下真空干燥，得到白色粉末状纯品Al³⁺探针化合物。称重计算收率为96%。

产物的表征数据：Anal. calcd for C₃₀H₂₄N₆O₆. C 63.82, H 4.28, N 14.89.Found C 63.83, H 4.29, N 14.88.¹H NMR (400MHz, DMSO-D₆) δ(ppm): 12.53 (d, J =80.0 Hz, 3H, -NH-), 11.26 (d, J = 65.4 Hz, 3H,-OH), 8.77 (d, J = 21.9 Hz, 6H,-N=CH-, Ar-H), 7.68-7.56 (m, 3H, Ar-H), 7.38-7.28 (m, 3H, Ar-H), 7.03-6.88(m, 6H, Ar-H); ¹³C NMR (100.5MHz, DMSO-D₆): δ (ppm) 161.62, 157.45, 148.71,133.71, 131.60, 129.99, 129.27, 119.38, 118.73, 116.41. . ESI-MS: m/z (L + H)⁺:565.19。

Al³⁺探针检测应用：配制一系列Al³⁺探针化合物的DMF溶液（1×10^-5mol L^-1），分别加入Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Fe³⁺、Co²⁺、Cd²⁺、Cr²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺的水溶液（浓度分别为1×10^-5mol L^-1），如果探针化合物DMF溶液的荧光发生增强现象，说明加入的是Al³⁺水溶液，如果探针化合物DMF溶液的荧光没有产生响应，则说明加入的是其他阳离子水溶液。

实施例2

中间产物的合成：同实施例1；

Al³⁺探针化合物的合成：称取产物1 (5.0g，0.02mol)，水杨醛 (7.3g，0.06mol)，加入到装有100mL DMF的250mL烧瓶中，在70℃下磁力搅拌反应9h，趁热分散到装有大量水的烧杯中，抽滤并用乙醇洗涤三次，在0.06MPa、60℃下真空干燥，得到白色粉末状纯品Al³⁺探针化合物。称重计算收率为88%。

产物的表征和检测应用同实施例1。

实施例3

中间产物的合成：同实施例1；

Al³⁺探针化合物的合成：称取产物1（5.0g，0.02mol），水杨醛（7.3g，0.06mol），加入到装有100mL DMF的250mL烧瓶中，在100℃下磁力搅拌反应6h，趁热分散到装有大量水的烧杯中，抽滤并用乙醇洗涤三次，在0.06MPa、60℃下真空干燥，得到白色粉末状纯品Al³⁺探针化合物。称重计算收率为94%。

产物的表征和检测应用同实施例1。

Claims

1.一种席夫碱Al³⁺探针化合物，其分子式为：C₃₀H₂₄N₆O₆，结构式如下：

。

2.如权利要求1所述一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成方法，是以无水乙醇为溶剂，均苯三甲酸三甲酯和水合肼在回流反应，抽滤，洗涤，干燥，得中间产物；然后使中间产物和水杨醛在DMF中回流反应，抽滤，洗涤，干燥，得到纯品席夫碱Al³⁺探针化合物。

3.如权利要求2所述一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成方法，其特征在于：均苯三甲酸三甲酯和水合肼的摩尔比为1:3~1:3.5。

4.如权利要求2所述一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成方法，其特征在于：均苯三甲酸三甲酯和水合肼在室温回流反应7~8h。

5.如权利要求2所述一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成方法，其特征在于：中间产物和水杨醛的摩尔比为1:3。

6.如权利要求2所述一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成方法，其特征在于：中间产物和水杨醛于70℃~100℃下回流反应6h~9h。

7.如权利要求2所述一种席夫碱Al³⁺探针化合物的合成方法，其特征在于：所述真空干燥是在真空度0.02~0.06MPa，20~60℃下进行。

8.如权利要求1所述方法合成的席夫碱Al³⁺探针化合物用于荧光识别Al³⁺，其特征在于：在席夫碱Al³⁺探针化合物的DMF溶液中，分别加入Al³⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Hg²⁺、Pb²⁺、Fe³ ⁺、Co²⁺、Cd²⁺、Cr²⁺、Ni²⁺、Mn²⁺的水溶液，只有Al³⁺溶液的加入能使探针化合物DMF溶液的荧光增强12倍。