一種開鏈冠醚型化合物及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種開鏈冠醚型化合物，該化合物的結(jié)構(gòu)式如下式。本發(fā)明所述的開鏈冠醚型化合物可用于檢測出溶液中是否含有Cu2+，包括如下步驟：向在含有金屬離子的乙腈溶液中，加入所述的開鏈冠醚型化合物溶液，溶液變?yōu)樽厣氖呛蠧u2+的溶液。本發(fā)明是一種苯并噻唑基修飾的開鏈冠醚型Cu2+離子傳感器，實現(xiàn)了僅由肉眼觀測溶液顏色變化準(zhǔn)確快速檢測Cu2+，簡化了檢測過程。且該化合物合成步驟簡單、產(chǎn)率較高。
【專利說明】一種開鏈冠醚型化合物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開鏈冠醚的合成與應(yīng)用，具體地說是一種簡便快速的Cu2+傳感器。
技術(shù)背景
[0002]Cu2+在生命體中扮演著非常重要的角色，是動植物體內(nèi)必不可少的微量元素之一。人體內(nèi)適量存在的Cu2+有益于維持機體的正常運轉(zhuǎn)，但若短期暴露于高濃度Cu2+環(huán)境中可引起胃腸道紊亂，長期暴露于高濃度Cu2+環(huán)境中則可能損害肝臟和腎臟。因此如何快速檢測污水、飲用水、河流、以及生物體中Cu2+含量以及尋找檢測Cu2+的有效分析方法就顯得十分重要而迫切。
[0003]目前已報道的檢測Cu2+的方法，如原子吸收/發(fā)射光譜法、電感耦合等電化學(xué)方法、原子熒光光譜法等，都需要價格昂貴、操作復(fù)雜的儀器或者繁瑣的樣品制備過程。文獻“Highly Selective Fluorescence Turn-on Chemodosimeter Based on Rhodamine forNanomolar Detection of Copper 1ns”(Organic Letter, 14 (2012))中合成出一種基于羅丹明的Cu2+熒光傳感器，該傳感器(即一種含有羅丹明基團的化合物)在紫外和熒光下表現(xiàn)出對Cu2+高選擇識別性能，并成功應(yīng)用于細(xì)胞中識別Cu2+，拓寬了應(yīng)用范圍。曾晞等人在文獻“一種新型三角架羅丹明B熒光探針對Cu2+識別性能研究”(中國科學(xué)，39 (2009))中設(shè)計合成了一種新穎的三角架結(jié)構(gòu)羅丹明B衍生物，Tris-HCl緩沖溶液(pH=6.8)中，Cu2+的加入使該衍生物的熒光顯著增強(23倍)，表現(xiàn)出對Cu2+較高的選擇性和較低的檢測限(3.338X 10-7mol.-1)。
[0004]上述文獻僅考察了設(shè)計合成出來的Cu2+傳感器在紫外-可見光譜、熒光光譜下的選擇識別性能，這種需要借助昂貴復(fù)雜儀器檢測Cu2+的方法并沒有涉及直接通過肉眼觀察顏色變化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對已報道過的檢測Cu2+方法中存在需要價格昂貴、操作復(fù)雜 的儀器或者繁瑣的樣品制備過程等問題，提供一種基于開鏈冠醚型化合物作為快速簡便的Cu2+新型離子傳感器，將傳感器加入待測樣品的乙腈溶液中，用肉眼觀測顏色變?yōu)樽厣谋硎緲悠分泻蠧u2+，若顏色沒有變化則不存在Cu2+或Cu2+的濃度低于檢測限5X10_5mOl/L。本發(fā)明解決了檢測成本高、檢測過程繁瑣冗長的問題，實現(xiàn)了制備過程簡便、檢測方便快捷。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案為:
[0007]一種開鏈冠醚型化合物，該化合物的結(jié)構(gòu)式如下:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種開鏈冠醚型化合物，其特征為該化合物的結(jié)構(gòu)式如下:
2.如權(quán)利要求1所述的開鏈冠醚型化合物的制備方法，其特征為包括如下步驟: (1)將N-N’-苯基二乙醇胺的四氫呋喃溶液與NaOH的水溶液在O°C下混合均勻，維持體系在O~5°C，然后20~60min內(nèi)滴加對甲基苯磺酰氯的四氫呋喃溶液，保持冰浴反應(yīng)2~4h后，倒入快速攪拌的10%鹽酸溶液中，真空抽濾，用飽和碳酸氫鈉溶液和蒸餾水洗滌，干燥，得到淡粉色中間產(chǎn)物；其中，N-N’ -苯基二乙醇胺的四氫呋喃溶液濃度為每四氫呋喃50~70ml含0.1molN-N’-苯基二乙醇胺；NaOH的水溶液的濃度為50~70ml水含有0.28moINaOH ;物料摩爾配比為N-N’ -苯基二乙醇胺:NaOH = I:2.8 ;對甲基苯磺酰氯的四氫呋喃溶液的濃度為每80ml四氫呋喃含有0.24mol對甲基苯磺酰氯，體積比對甲基苯磺酰氯的四氫呋喃溶液=NaOH的水溶液=8:5~7 ; (2)2-巰基苯并噻唑、無水碳酸鉀依次加入無水乙醇中溶解，常溫攪拌I~3h，之后升溫至80°C，加入第一步得到中間產(chǎn)物的無水乙醇溶液，回流反應(yīng)2~4h，冷卻至室溫，反應(yīng)液用二氯甲烷萃取，萃取的有機相用蒸餾水水洗，收集有機相，無水碳酸鈉干燥后旋蒸除去二氯甲烷；粗產(chǎn)品用無水甲醇重結(jié)晶，得到白色絮狀沉淀，抽濾干燥，即得到開鏈冠醚型化合物；其中，所述物料濃度為每20~30ml無水乙醇加5mmol2_巰基苯并噻唑和6mmol無水碳酸鉀，中間產(chǎn)物的無水乙醇溶液濃度為每20~30ml無水乙醇加2.5mmol中間產(chǎn)物，摩爾配比為2-巰基苯并噻唑:無水碳酸鉀:中間產(chǎn)物=1:1.2:0.5。
3.如權(quán)利要求1所述的開鏈冠醚型化合物的應(yīng)用，其特征為用于檢測出溶液中是否含有Cu2+，包括如下步驟: 向在含有金屬離子的乙腈溶液中，加入所述的的開鏈冠醚型化合物溶液，溶液變?yōu)樽厣氖呛蠧u2+的溶液，不含有Cu2+的溶液顏色不發(fā)生改變，乙腈溶液中Cu2+的濃度檢出下限為 5Xl(T5mol/L。
4.如權(quán)利要求3所述的開鏈冠醚型化合物的應(yīng)用，其特征為所述的金屬離子為Mn2+、Co2+、Cu2+、Zn2+和Ni2+中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求3所述的開鏈冠醚型化合物的應(yīng)用，其特征為所述的開鏈冠醚型化合物的應(yīng)用中的開鏈冠醚型化合物溶液的濃度優(yōu)選為1X10_4~2X10_3mol *L —S溶劑為乙腈。
【文檔編號】C07D277/74GK103896874SQ201410131876
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】段中余, 王孔, 楊立平, 楊津 申請人:河北工業(yè)大學(xué)