CN110283099B - 一种联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱合成方法与应用 - Google Patents

Abstract

一种联水杨醛缩6‑氨基间甲酚席夫碱合成方法与应用，涉及一种4,4'‑二羟基‑1,1'‑联苯‑3,3'‑二甲醛缩6‑氨基间甲酚类席夫碱合成方法与应用。本发明构建一种新型C2轴对称联水杨醛‑6‑氨基间甲酚型席夫碱荧光探针并应用于铝离子检测。制备方法为：将联水杨醛溶液滴加到6‑氨基间甲酚溶液中，加热回流后析出固体，冷却，抽滤，洗涤后得到荧光探针。该探针在甲醇溶液中实现对铝离子检测，检测极限为5.4×10^{‑ 9}mol/L，荧光强度增强115倍，可避免其它金属离子的干扰，在环境、医药、生物等领域具有潜在的应用价值。

Description

一种联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱合成方法与应用

技术领域

本发明涉及一种4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱合成方法与应用。

背景技术

铝是一种银白色金属，重量轻，具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐腐蚀性能，且地壳中储量丰富，因此，在工业领域中应用广泛。随着工业的发展，越来越多的铝离子在自然环境中富集，而通过食物链传递进入人体。体内铝元素过多对中枢神经系统、消化系统、脑、肝、骨、肾、细胞、造血系统、免疫功能等均有不良影响，同时也会干扰孕妇体内的酸碱平衡，使卵巢萎缩，影响胎儿生长发育。铝在大脑和皮肤中积沉，还会加快人体的整体衰老过程，特别明显地使皮肤弹性降低、皱纹增多，近年来又发现老年痴呆症的出现也与平时过多摄入铝元素有关。因此，对铝离子的特异性检测显得尤为重要。

目前，对铝离子的检测方法有很多，例如原子吸收光谱法，电化学法，质谱法，荧光探针检测法等。其中，荧光探针检测法具有操作简单快捷、可视性强、识别作用专一性强、灵敏度高、响应时间短、可进行活体分析等优点，被广泛应用于铝离子的检测中。

水杨醛衍生的席夫碱类化合物，因其具有苯环，且羟基氧能提供孤对电子，以此合成的席夫碱具有较强的络合离子能力，也具有一定的荧光特性，能对金属离子进行识别检测。4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛是一类具有C2对称轴的联水杨醛，在有机合成当中应用广泛。本文以4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛为荧光基团，与6-氨基间甲酚缩合后形成双席夫碱片段，多氮、多氧的结构特点，可快速结合铝离子，实现对铝离子的“off-on”荧光检测。

发明内容

本发明设计并合成一种新型C2轴对称联水杨醛-6-氨基间甲酚席夫碱荧光探针并将其应用于铝离子分析检测中。

本发明联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱化合物的结构式如下：

上述联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱合成方法，包括以下步骤：

在加热条件下将联水杨醛、6-氨基间甲酚分别溶解在不同种类的有机溶剂中；将联水杨醛的热溶液缓慢滴加至6-氨基间甲酚热溶液中，加热回流1h，析出固体，冷却，抽滤，用有机溶剂洗涤，干燥，得到荧光探针纯品。其中，联水杨醛与6-氨基间甲酚的摩尔比为1:2～3。

本发明合成联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱的合成反应式如下：

微量铝离子检测：取铝离子水溶液，将其连续滴加到浓度为2×10^-5mol/L的荧光探针-甲醇溶液中，并测定体系荧光强度变化，绘制荧光强度与铝离子浓度线性关系。

进一步的，荧光探针与铝离子的摩尔比为1:1～2。

进一步的，检测体系中铝离子溶液的浓度为5μM、10μM、15μM、20μM、25μM、30μM、35μM、40μM、45μM、50μM、55μM。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种新型C2轴对称联水杨醛-6-氨基间甲酚席夫碱及制备方法，并作为荧光探针用于微量铝离子的检测。本方法制备的荧光探针，合成方法简单，产物纯度高，产率达88.7％。

本发明制备的联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱，结构中具有双席夫碱片段，同时具有多个氮原子、氧原子，更有利于荧光探针与铝离子的络合。

本发明制备的联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱，共轭体系较大，荧光性能优异，识别铝离子后荧光强度增强115倍，紫外灯365nm下即可看到明显变化。

本发明制备的联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱，在甲醇溶液中可避免其它金属离子的干扰，实现对铝离子的专一性识别。

本发明方法制备得到的联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱，可以用于微量铝离子的检测，检测限为5.4×10^-9mol/L，为铝离子检测提供了一种新思路。

附图说明

图1为实施例1制备的荧光探针¹H NMR谱图；

图2为实施例1制备的荧光探针¹C NMR谱图；

图3为实施例1制备的荧光探针红外谱图；

图4为荧光强度与铝离子当量关系图；

图5为荧光强度与铝离子浓度关系线性图；

图6为荧光探针对铝离子选择性识别图；

图7为荧光探针抗干扰性能分析图；

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱的结构式如下：

具体实施方式二：联水杨醛缩6-氨基间甲酚型席夫碱的合成方法如下：

在加热条件下将联水杨醛、6-氨基间甲酚分别溶解在不同种类的有机溶剂中；将联水杨醛的热溶液缓慢滴加至6-氨基间甲酚热溶液中，加热回流1h，析出固体，冷却，抽滤，用有机溶剂洗涤，干燥，得到荧光探针纯品。其中，联水杨醛与6-氨基间甲酚的摩尔比为1:2～3。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是：溶解联水杨醛的有机溶剂为乙酸乙酯。其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式二或三不同的是：溶解6-氨基间甲酚的有机溶剂为甲醇。其它与具体实施方式二或三相同。

具体实施方式五：本实施方式4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚类席夫碱作为荧光探针在重金属离子Al³⁺的定量及定性检测中的应用。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式五不同的是：重金属离子Al³⁺的分析具体方法为：取浓度为1×10^-2mol/L铝离子水溶液，将其连续滴加到浓度为2×10^-5mol/L的荧光探针-甲醇溶液中，并测定体系荧光强度变化，绘制荧光强度与铝离子当量变化关系图。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式六不同的是：Al³⁺的体积分别为1μL、2μL、3μL、4μL、5μL、6μL、7μL、8μL、9μL、10μL、11μL、12μL。其它与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式六或七不同的是：4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱与Al³⁺的摩尔比为：1:1～2。其它与具体实施方式六或七相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式五不同的是：重金属离子Al³⁺的定量分析的具体方法为：取铝离子水溶液，将其连续滴加到浓度为2×10^-5mol/L的荧光探针-甲醇溶液中，并测定体系荧光强度变化，绘制荧光强度与铝离子浓度线性关系。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式九不同的是：检测体系中铝离子溶液的浓度为5μM、10μM、15μM、20μM、25μM、30μM、35μM、40μM、45μM、50μM、55μM。其它与具体实施方式九相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式九、十不同的是：每次加入Al³⁺的体积为1.5μL。其它与具体实施方式九、十相同。

具体实施方式十二：本实施方式与具体实施方式五不同的是：荧光探针对铝离子定性分析的具体方法是：取浓度为1×10^-2mol/L的不同金属离子水溶液，分别滴加到浓度为2×10^-5mol/L的荧光探针-甲醇溶液中，并测定体系荧光强度变化，绘制荧光强度与金属离子种类曲线图。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式十三：本实施方式与具体实施方式十二不同的是：金属离子可以为Ag⁺、Al³⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Ce³⁺、Co²⁺、Cr²⁺、Cs²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Hg²⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Na⁺、Ni²⁺或Zn²⁺中的一种。其它与具体实施方式十二相同。

具体实施方式十四：本实施方式与具体实施方式十二、十三不同的是：加入金属离子水溶液的体积为100μL。其它与具体实施方式十二、十三相同。

具体实施方式十五：本实施方式与具体实施方式五不同的是：荧光探针对不同金属离子抗干扰能力分析的具体方法为：取浓度为2×10^-5mol/L的荧光探针-甲醇溶液，加入Al³⁺水溶液，之后加入等量干扰离子水溶液，并测定体系荧光强度变化，绘制荧光强度与金属离子关系柱状图。其它与具体实施方式五相同。

具体实施方式十六：本实施方式与具体实施方式十五不同的是：干扰金属可以为Ag⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Ce³⁺、Co²⁺、Cr²⁺、Cs²⁺、Cu²⁺、Fe²⁺、Hg²⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Na⁺、Ni²⁺或Zn²⁺中的一种。其它与具体实施方式十五相同。

具体实施方式十七：本实施方式与具体实施方式十五、十六不同的是：金属离子水溶液的浓度均为1×10^-2mol/L。其它与具体实施方式十五、十六相同。

具体实施方式十八：本实施方式与具体实施方式十五、十六或十七不同的是：加入金属离子水溶液的体积均为100μL。其它与具体实施方式十五、十六或十七相同。

下面对本发明的实施例做详细说明，以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例一：

本实施例4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱的合成方法，包括以下步骤：

4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛(100mg，0.41mmol)溶于乙酸乙酯溶液，加热搅拌至澄清透明。6-氨基间甲酚(106.8mg，0.87mmol)溶于甲醇溶液，加热搅拌至澄清透明。4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛的乙酸乙酯溶液加入到6-氨基间甲酚的甲醇溶液中，加热回流反应1h，TLC监控反应完全，有大量固体析出，抽滤得红色固体，用甲醇淋洗3遍，真空干燥，得4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱(165.7mg,0.37mmol)，产率88.7％。

本实施例制备的联水杨醛缩肼基吡啶席夫碱的结构式如下：

本实施例制备的4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱¹HNMR(300MHz,CD₃SOCD₃,单位：ppm，如图1所示)：13.82(s，2H)，9.65(s，2H)，9.02(s，2H)，7.90(s，2H)，7.67(d，J＝9.4Hz，2H)，7.27(d，J＝7.8Hz，2H)，7.00(d，J＝8.3Hz，2H)，6.77(s，2H)，6.70(d，J＝7.4Hz，2H)，2.24(s，6H).

¹³C NMR(75MHz,CD₃SOCD₃,单位：ppm，如图2所示)：160.7，160.2，151.4，138.2，132.6，130.6，130.5，129.7，120.7，120.1，119.5，117.6，117.4，21.2.

IR(KBr，如图3所示)v：3417.6，2917.1，1718.9，1625.4，1508.8，1368.7，1288.3，1148.1，1033.4，854.5，792.0，565.6，.

由以上数据可知，产物结构正确，为4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱。

实施例二：

本实施例重金属离子Al³⁺分析，包括以下步骤：

称取4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱(0.0905g，2×10^-4mol)于100mL的容量瓶中，用甲醇溶解，定容，得到浓度为2×10^-3mol/L的探针溶液。移取上述溶液1.0mL于100mL的容量瓶中，用甲醇定容，得到浓度为2×10^-5mol/L的探针溶液。配制浓度为1×10^-2mol/L的硝酸铝水溶液备用。

荧光光谱测试条件为：EX＝350nm，EM＝540nm，狭缝宽度均为5.0nm，探针溶液体积为3mL。测得荧光探针空白溶液荧光强度为24.30。

实施例三：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例二相同，只是加入浓度为1×10^-2mol/L铝离子水溶液1μL时测得荧光强度为29.33(如图4▲曲线所示)。

实施例四：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例二相同，只是加入浓度为1×10^-2mol/L铝离子水溶液4μL时测得荧光强度为747.3(如图4■曲线所示)。

实施例五：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例二相同，只是加入浓度为1×10^-2mol/L铝离子水溶液8μL时测得荧光强度为2339(如图4★曲线所示)。

实施例六：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例二相同，只是加入浓度为1×10^-2mol/L铝离子水溶液12μL时测得荧光强度为2768(如图4●曲线所示)，荧光强度较空白样品时增强115倍。

实施例七：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例二相同，只是分别取不同体积的浓度为1×10^-2mol/L硝酸铝水溶液加入到席夫碱溶液中，测定其荧光强度，并绘制荧光强度随Al³⁺溶液体积变化关系图(如图4所示)。

实施例八：

本实施例重金属离子Al³⁺的定量分析，包括以下步骤：

荧光光谱测试条件为：EX＝350nm，EM＝540nm，狭缝宽度均为5.0nm，探针溶液体积为3mL。向探针溶液中连续滴加浓度为1×10^-2mol/L硝酸铝水溶液，确保体系中铝离子浓度为5μM、10μM、15μM、20μM、25μM、30μM、35μM、40μM、45μM、50μM、55μM，测定荧光体系变化。当体系中铝离子浓度为25μM时，荧光强度为723.5。

实施例九：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例八相同，只是当体系中铝离子浓度为40μM时，荧光强度为2406。

实施例十：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例八相同，只是当体系中铝离子浓度为55μM时，荧光强度为3888。

实施例十一：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例八相同，只是确保检测体系中铝离子浓度不同，测定其荧光强度，并绘制荧光强度随Al³⁺浓度变化线性关系图(图5所示)。随着铝离子浓度的增加，荧光强度也不断增强，铝离子浓度在25-55μM间，荧光强度呈现出良好的线性关系，计算检出限量为5.4×10^-9mol/L。

由以上数据可知，4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱可以对Al³⁺实现高效检测。

实施例十二：

本实施例，荧光探针分子对铝离子定性检测分析，包括以下步骤：

分别配制浓度为1×10^-2mol/L的Ag⁺、Al³⁺、Ba²⁺、Ca²⁺、Cd²⁺、Ce³⁺、Co²⁺、Cr²⁺、Cs²⁺、Cu^{2 +}、Fe²⁺、Hg²⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Na⁺、Ni²⁺、Zn²⁺水溶液备用。

荧光光谱测试条件为：EX＝350nm，EM＝540nm，狭缝宽度均为5.0nm，探针溶液体积为3mL。取100uL Al³⁺水溶液加入到席夫碱溶液中，测定荧光强度为1652(如图6●曲线所示)。

实施例十三：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例十二相同，只是取100uLZn²⁺水溶液加入到席夫碱溶液中，测定荧光强度为46.42(如图6▲曲线所示)。

实施例十四：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例十二相同，只是分别取100uL不同金属离子水溶液加入到席夫碱溶液中，测定其荧光强度，绘制离子种类与荧光强度关系图(如图6所示)。

由数据可知，4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱对Al³⁺识别具有较好的选择性。

实施例十五：

本实施例，荧光探针对不同金属离子抗干扰能力分析，包括以下步骤：荧光光谱测试条件为：EX＝350nm，EM＝540nm，狭缝宽度均为5.0nm，探针溶液体积为3mL。

取席夫碱溶液，加入100uL浓度为1×10^-2mol/L的Al³⁺水溶液，再分别加入等体积、等浓度的干扰离子Co²⁺水溶液，测定荧光强度为1245，以荧光强度为纵坐标做柱状图，如图7所示。

实施例十六：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例十五相同，只是在Al³⁺探针溶液体系中加入100uL浓度为1×10^-2mol/L的Hg²⁺水溶液，荧光强度为1674，以荧光强度为纵坐标做柱状图，如图7所示。

实施例十七：

本实施例所有实验条件和处理方法与实施例十五相同，只是在Al³⁺探针溶液体系中再分别加入100uL浓度为1×10^-2mol/L的干扰离子Ag⁺、B^a2+、Ca²⁺、Cd²⁺、Ce³⁺、Co²⁺、Cr²⁺、Cs^{2 +}、Cu²⁺、Fe²⁺、Hg²⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺、Mn²⁺、Na⁺、Ni²⁺、Zn²⁺水溶液中的一种，测定其荧光强度，以荧光强度为纵坐标做柱状图，如图7所示。

由数据可知，4,4'-二羟基-1,1'-联苯-3,3'-二甲醛缩6-氨基间甲酚席夫碱对Al³⁺识别时，可避免其它金属离子共存时产生的干扰，可实现对Al³⁺的专一性识别。

Claims (5)

1.一种联水杨醛缩6-氨基间甲酚席夫碱，其特征在于席夫碱结构式如下：

2.权利要求1所述的席夫碱合成方法，其特征在于该方法为：联水杨醛与6-氨基间甲酚液相条件下发生缩合反应制备席夫碱。

3.如权利要求1所述的席夫碱在铝离子的定量与定性检测中的应用。

4.根据权利要求3所述的席夫碱的应用，其特征在于该席夫碱对铝离子的检测极限为5.4×10^-9mol/L。

5.根据权利要求3所述的席夫碱的应用，其特征在于该席夫碱对铝离子荧光响应强度增强高达115倍。

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