一种识别Cr制造技术

本发明专利技术涉及一种识别Cr

【技术实现步骤摘要】
一种识别Cr
3+
、Fe
3+
和Al
3+
离子的螺吡喃比色探针及其制备方法


[0001]本专利技术具体涉及一种识别Cr
3+
、Fe
3+
和A1
3+
离子的螺吡喃比色探针及其制备方法，属于化学分析领域。

技术介绍

[0002]许多金属离子，如Cr
3+
，Cu
2+
，Fe
3+
，Al
3+
，在生命活动中起着非常重要的作用。当金属离子在体内浓度稳态被破坏时，可以干扰系统的一些正常生活并引起人体生理功能的紊乱，一些过渡金属和重金属离子超过标准还可以导致癌症肿瘤等疾病的发生。含重金属铬离子的存在，导致废水、废渣排放不达标，对水体环境造成了巨大的危害。铬在废水种残留时间长、难降解等特点，导致其污染程度逐渐加重，而且会进一步通过食物链富集而危害人体健康。Cr(Ⅲ)极易被土壤胶体吸附或形成沉淀，活性较差，不易转移，对植物毒性相对较大，土壤和水生环境中较为常见。
[0003]随着科技的快速发展，电解铝工艺逐渐成熟，全世界原铝的产量有了很大的增长，但是同时铝材也是生产过程中环境污染最大的金属材料之一。铝被广泛应用于工业、家庭、汽车、飞机、电器等行业，它的大量使用给环境带来了很大的污染。根据世界卫生组织(WHO) 的数据，饮用水中允许的Al
3+
含量为7.4μM。它的过量对人体、植物和动物都是有害的，相应地会引起肌萎缩性脊髓侧索硬化症和神经痴呆，如帕金森病、阿尔茨海默病等。铁与人类生活密切相关，几乎无处不在，地壳中大约5％是铁，达到7.55
×
10
17
吨，是含量仅次于铝的金属。虽然铁是人体必需的微量元素，本身也不具有毒性，但当摄入过量或误服过量的铁制剂时也可能导致铁中毒。有数据显示，水体中所含的某些铁化合物的浓度达到0.04毫克/升，便会出现异味。印染工业用水中铁含量过高时，往往使产品出现难看的斑点。因此，像塑料、纺织、造纸、酿造和食品工业的用水，对含铁量的要求比饮用水还要高。
[0004]目前化学和生物领域通常采用X射线光电子能谱(XPS)、原子光谱法、质谱法、电感耦合等离子发射光谱(ICP)等方法检测金属离子。以上方法具有高效、迅速和精确等优点，但是由于需要大型设备和复杂操作，特别是在生物体内对相关离子和三价离子的识别，具有很大的局限性。紫外和荧光分子探针因具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、可直接观察等优点而被广泛应用于各种金属离子的检测。对于采用比色化学传感器进行识别Fe
3+
、Cr
3+
、A1
3+
的文献已经有所报道，例如Hou等人(Chin.J.Org.Chem.2017,37:726～730)通过一步法成功将亲水基团醚链引入到罗丹明B结构上，得到了一种荧光增强型探针，实现了其对Cr
3+
、Fe
3+
和A1
3+
的同时识别，结果表明该物质具有较高的选择性和灵敏度，不受其它二价金属离子和一价金属离子的影响。近年来，寻找合适的探针传感器一直是研究的热点。
[0005]螺吡喃和螺噁嗪是目前研究广泛的光致变色化合物，在近紫外或紫外光(＜410nm)激发下，分子中螺环处的碳
‑
氧键发生异裂，继而分子的构象和电子的排布发生了很大变化。螺碳原子从sp3结构逐步转变为sp2结构，两个环系由正交型变为平面型，分子的紫外
‑
可见吸收光谱表现为500～600nm处出现一个强的吸收峰，分子自此变为有色的开环态
‑
部花菁。在光和热的作用下，部花菁分子又可以可逆的转变回无色的闭环态螺吡喃。
[0006]本专利技术具体涉及一种识别Cr
3+
、Fe
3+
和A1
3+
离子的螺吡喃比色探针，其合成原料易得，反应条件温和，并且反应结束后只要简单后处理就能够得到纯的产物，避光下，该溶液颜色为深红色，可以选择性地识别Cr
3+
、Fe
3+
和A1
3+
，在可见光照射一段时间后，颜色变为淡红，随之紫外吸收光谱也发生变化，检测优点是具有很高的灵敏度和较低的检测限。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是：本专利技术为了解决现有探针对Cr
3+
、 Fe
3+
和A1
3+
检测的化学传感器的不足，提供了一种能够高效识别Cr
3+
、 Fe
3+
和A1
3+
离子的螺吡喃比色探针及其制备方法和应用。
[0008]本专利技术解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种识别Cr
3+
、 Fe
3+
和A1
3+
离子的螺吡喃比色探针，其结构式如式I所示：
[0009][0010]本专利技术所述的一种识别Cr
3+
、Fe
3+
和A1
3+
离子的螺吡喃比色探针的制备方法，包括如下步骤：
[0011][0012](1)将2
‑
甲基
‑5‑
甲氧基苯并噻唑和1,3
‑
丙磺内酯按照一定摩尔比加入到双口圆底烧瓶中，溶剂为甲苯，110℃条件下搅拌回流过夜，TLC 点板确定没有原料后停止反应，待反应冷却至室温后，用丙酮和乙酸乙酯交替洗涤三次，用旋转蒸发仪蒸出溶剂，置于烘箱60℃下干燥后得到3
‑
(2
‑
甲基
‑5‑
甲氧基苯并噻唑)丙烷
‑1‑
磺酸盐。
[0013](2)将步骤(1)干燥得到的3
‑
(2
‑
甲基
‑5‑
甲氧基苯并噻唑)丙烷
‑1‑ꢀ
磺酸盐溶解于无水乙醇，再缓慢滴加等摩尔的哌啶于圆底烧瓶中，室温搅拌1h，加入等摩尔的5
‑
硝基水杨
醛，连接冷凝管，在80℃下加热回流10小时，溶液由淡红色变为深红色，反应结束后，待其自然冷却至室温，以二氯甲烷和甲醇混合溶剂为洗脱剂，采用硅胶色谱柱进行分离，分离得到的产品用旋转蒸发仪蒸出洗脱剂，将产品放入蒸发皿中，置于烘箱60℃下干燥，得到3
’‑
(3
‑
丙基磺酸)
‑5’‑
甲氧基
‑6‑
硝基螺[苯并噻唑
‑
2,2
’‑
苯并吡喃]染料，即苯并噻唑啉螺吡喃比色探针。
[0014]进一步地，所述步骤(1)中2
‑
甲基
‑5‑
甲氧基苯并噻唑和1,3
‑
丙磺内酯的摩尔比为1:1.1～1.6。
[0015]进一步地，所述步骤(2)中二氯甲烷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种识别Cr
3+
、Fe
3+
和A1
3+
离子的螺吡喃比色探针，其特征是：所述探针化合物为3
’‑
(3
‑
丙基磺酸)
‑5’‑
甲氧基
‑6‑
硝基螺[苯并噻唑
‑
2,2
’‑
苯并吡喃]，结构式如式I所示：2.权利要求1所述的一种识别Cr
3+
、Fe
3+
和A1
3+
离子的螺吡喃比色探针的制备方法，其特征是：包括以下步骤：(1)将2
‑
甲基
‑5‑
甲氧基苯并噻唑和1,3
‑
丙磺内酯按照一定摩尔比加入到双口圆底烧瓶中，溶剂是甲苯，在110℃条件下搅拌回流过夜，TLC点板确定没有原料后，停止反应，冷却至室温，用丙酮和乙酸乙酯洗涤三次，用旋转蒸发仪蒸出溶剂，置于烘箱60℃下干燥后得到3
‑
(2
‑
甲基
‑5‑
甲氧基苯并噻唑)丙烷
‑1‑
磺酸盐；(2)将步骤(1)干燥得到的3
‑
(2
‑
甲基
‑5‑
甲氧基苯并噻唑)丙烷
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李忠玉，赵肖寒，黄敏燕，梁倩，周满，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：