吡咯并吡咯二酮硼酸酯及用其检测氟离子的方法技术

本发明专利技术公开了一种吡咯并吡咯二酮硼酸酯及用其检测氟离子的方法，该吡咯并吡咯二酮硼酸酯为3‑(2‑呋喃基)‑2,5‑二正己基‑6‑(5‑(4,4,5,5‑四甲基‑1,3‑二氧杂‑2‑硼酸酯)‑2‑呋喃基)吡咯[3,4‑c]并吡咯‑1,4(2H,5H)‑二酮。本发明专利技术的氟离子检测方法具有较好的检测性能，可快速定性或定量检测氟离子，稳定性好，能够在常温常压下空气中长时间保存。可以用于识别和检测水环境中的氟离子含量，通过氟与有机分子探针作用产生肉眼可见的颜色变化，便于肉眼识别是否在水环境中存在氟离子，并且监测速度相对较快，不受水中其它离子元素的干扰。此分子探针制备的成本较低，识别效果较好，因此适用于氟离子的识别与检测。

Pyrrolidine Diketone Borate and Its Detection of Fluoride Ions

【技术实现步骤摘要】
吡咯并吡咯二酮硼酸酯及用其检测氟离子的方法
本专利技术涉及氟离子检测
，具体说是吡咯并吡咯二酮硼酸酯及用其检测氟离子的方法。
技术介绍
在环境中存在大量的阴离子，所以不论对环境或者是人体健康而言阴离子的识别和检测都备受关注。氟作为人体必需的微量元素之一，摄入量对于人体机能影响巨大，不同的摄入量对人体有不一样的影响。因此，氟离子的识别和检测是具有重要的理论意义和实际的应用价值。对人体来说，氟元素对于骨骼、牙齿、指甲等都有一定的作用，尤其是牙齿中氟的含量通常是最多的。适量的氟元素能够有利于牙齿硬组织的形成和骨钙的沉积，促进骨骼对钙和磷的吸收，加速骨骼的形成。WHO对于含氟饮用水的浓度建议为0.5-1.0mg/L。适量的氟还能提高抗龋齿的能力，保护牙釉质。如若日均摄入量超过4mg时，便能对人体产生毒副作用，造成牙釉质发育不良，形成氟斑牙。严重的可以引发氟骨症、骨质疏松、骨骼脱钙等现象，最终使得骨骼畸变。除了水中含有氟元素外，含氟制冷剂的使用使得大气中的氟含量也在不断地增加，也会对生物体产生不同的影响。目前主要用于检测氟离子的方法有离子色谱法、滴定法、分光光度法等。而对于化学传感器而言，氟离子能够使其颜色发生变化，且具有检测便捷、费用低的特点，因此化学传感器的制备也成为了热点课题。由于氟离子较为活泼，过量对人体的危害，所以需要做大量检测。当氟离子被引入到有机物中时，使得有机物的性能发生改变，借此可以用来识别氟离子的含量。此外，分子探针的颜色会发生变化，有利于肉眼的观察，能够更好的应用于氟离子检测。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术中的不足，提供一种吡咯并吡咯二酮硼酸酯。本专利技术的另一目的是提供一种氟离子定性和定量检测的检测方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种吡咯并吡咯二酮硼酸酯，该吡咯并吡咯二酮硼酸酯为3-(2-呋喃基)-2,5-二正己基-6-(5-(4,4,5,5-四甲基-1,3-二氧杂-2-硼酸酯)-2-呋喃基)吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮，具有如下所示的结构：。上述吡咯并吡咯二酮硼酸酯的制备方法，包括以下步骤：在氩气环境保护下，向烧瓶中加入3-(5-溴-2-呋喃基)-6-(2-呋喃基)-2,5-二正己基吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮、联硼酸频哪醇酯、醋酸钾、催化剂Pd(dppf)Cl2和1,4-二氧六环，缓慢搅拌充分反应，反应结束后，加入二氯甲烷和水萃取，合并有机相并通过旋转蒸发仪蒸干得到混合物，使用体积比1:10的乙酸乙酯与石油醚混合溶液混合有机溶剂对制备所得的混合物进行柱层析分离，得蓝色固体，即为3-(2-呋喃基)-2,5-二正己基-6-(5-(4,4,5,5-四甲基-1,3-二氧杂-2-硼酸酯)-2-呋喃基)吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮。本专利技术进一步的设计方案中，上述的3-(5-溴-2-呋喃基)-6-(2-呋喃基)-2,5-二正己基吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮和联硼酸频哪醇酯的物质的量比为1:1.1。一种氟离子快速定性检测方法，具体步骤为：使用上述吡咯并吡咯二酮硼酸酯配制摩尔浓度为1.0×10-5-1.0×10-4M分子探针溶液，将分子探针溶液加入待测溶液中进行混合，分子探针溶液与待测溶液体积比为1:（3-9），观察待测溶液的颜色，当待测溶液存在氟离子时，待测溶液在可见光下为红色，在荧光灯照射下为粉红色荧光。一种氟离子定量检测方法，具体步骤为：步骤1，使用上述的吡咯并吡咯二酮硼酸酯配制摩尔浓度为1.0×10-5-1.0×10-4M分子探针溶液；步骤2，向分子探针溶液中逐步递增滴加定量氟离子，并通过荧光光谱仪测量滴加氟离子后相应分子探针溶液的荧光强度，绘制氟离子定量检测标准曲线；步骤3，向待测溶液中加入足量步骤1中的分子探针溶液，测量其荧光强度，对照步骤2中的氟离子定量检测标准曲线，得到待测溶液中氟离子浓度。本专利技术具有以下突出的有益效果：本专利技术的氟离子检测方法具有较好的检测性能，可快速定性或定量检测氟离子，稳定性好，能够在常温常压下空气中长时间保存。可以用于识别和检测水环境中的氟离子含量，通过氟与有机分子探针作用产生肉眼可见的颜色变化，便于肉眼识别是否在水环境中存在氟离子，并且监测速度相对较快，不受水中其它离子元素的干扰。此分子探针制备的成本较低，识别效果较好，因此适用于氟离子的识别与检测。附图说明图1是实施例1中吡咯并吡咯二酮硼酸酯的核磁共振氢谱；图2是实施例3中吡咯并吡咯二酮硼酸酯的氟离子荧光滴定图；图3是实施例3中吡咯并吡咯二酮硼酸酯的氟离子定量标准曲线。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1称取3-(5-溴-2-呋喃基)-6-(2-呋喃基)-2,5-二正己基吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮0.50g(1.00mmol)、联硼酸频哪醇酯0.25g(1.10mmol)和醋酸钾0.14g(1.50mmol)加入圆底烧瓶，加入100mL1,4-二氧六环，再称取催化剂Pd(dppf)Cl20.07g(1.00mmol)加入圆底烧瓶，在氩气气氛保护下，在85°C下缓慢搅拌反应24小时，3-(5-溴-2-呋喃基)-6-(2-呋喃基)-2,5-二正己基吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮和联硼酸频哪醇酯的物质的量比为1:1.1。反应结束后，加入二氯甲烷和水萃取，二氯甲烷可溶解混合物中的有机相，水能将混合物中的无机盐溶解，混合后摇匀静置可分层，合并有机相并通过旋转蒸发仪蒸干得到混合物，使用体积比1:10的乙酸乙酯与石油醚混合溶液混合有机溶剂对制备所得的混合物进行柱层析分离，得蓝色固体0.18g。对得到的蓝色固体进行核磁共振分析，相关核磁数据见图11HNMR(400MHz,CDCl3):δ8.44(d,J=3.9Hz,1H,furan),8.35(d,J=3.6Hz,1H,furan),7.65(s,1H,furan),6.96(d,J=3.9Hz,1H,furan),6.72-6.70(m,1H,furan),4.19-4.10(m,4H,NCH2),1.79-1.67(m,4H,CH2),1.34-1.31(m,12H,CH2),1.25(s,12H,CH3),0.88(t,6H,CH3)；通过核磁分析可知：化学位移8.35、8.44、6.96和7.65处均为呋喃基的4个H；化学位移4.19-4.10处为氮烷基链上的4个H；化学位移1.79-1.67和1.34-1.31处为烷基链上的H，共16个；化学位移1.25处为硼酸酯上的12个H；化学位移0.88处为烷基链末端的6个H；可以确定具有如下结构：。实施例2使用实施例1中的吡咯并吡咯二酮硼酸酯配制主体1.0×10-4M分子探针溶液和客体1.0×10-3M的四丁基氟化铵(TBAF)、四丁基氯化铵(TBACl)、四丁基溴化铵(TBABr)、四丁基碘化铵(TBAI)即含F—、Cl—、Br—、I—的阴离子溶液，溶剂为四氢呋喃。分别取1.00mL分子探针溶液和9.00mL不同阴离子加入样品瓶中，取1.00mL分子探针溶液和9.00mL空白溶剂加入样品瓶中，作为空白对照，测定在阴离子存本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吡咯并吡咯二酮硼酸酯，其特征在于，该吡咯并吡咯二酮硼酸酯为3‑(2‑呋喃基)‑2,5‑二正己基‑6‑(5‑(4,4,5,5‑四甲基‑1,3‑二氧杂‑2‑硼酸酯)‑2‑呋喃基)吡咯 [3,4‑

【技术特征摘要】
1.一种吡咯并吡咯二酮硼酸酯，其特征在于，该吡咯并吡咯二酮硼酸酯为3-(2-呋喃基)-2,5-二正己基-6-(5-(4,4,5,5-四甲基-1,3-二氧杂-2-硼酸酯)-2-呋喃基)吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮，具有如下所示的结构：。2.权利要求1所述吡咯并吡咯二酮硼酸酯的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在氩气环境保护下，向烧瓶中加入3-(5-溴-2-呋喃基)-6-(2-呋喃基)-2,5-二正己基吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮、联硼酸频哪醇酯、醋酸钾、催化剂Pd(dppf)Cl2和1,4-二氧六环，缓慢搅拌充分反应，反应结束后，加入二氯甲烷和水萃取，合并有机相并通过旋转蒸发仪蒸干得到混合物，使用体积比为1:10的乙酸乙酯与石油醚混合有机溶剂对制备所得的混合物进行柱层析分离，得蓝色固体，即为3-(2-呋喃基)-2,5-二正己基-6-(5-(4,4,5,5-四甲基-1,3-二氧杂-2-硼酸酯)-2-呋喃基)吡咯[3,4-c]并吡咯-1,4(2H,5H)-二酮。3.根据权利要求2所述的吡咯并吡咯二酮硼酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵佳佳，赵煚珖，陶涛，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32