[发明专利]一种基于取代苯胺的非对称方酸菁染料探针及其制备方法和应用

说明书

本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于取代苯胺的非对称方酸菁染料探针及其制备方法和应用。将3,4‑二羟基‑3‑环丁烯‑1,2‑二酮氯化后与N，N‑二丁基苯胺反应，再于酸溶液中将产物中的氯取代基转化为羟基，最后与3‑丁基‑6‑碘‑2‑甲基‑苯并噻唑反应得到最终产品。

技术领域

本发明属于化学分析测试领域，具体涉及一种基于取代苯胺的非对称方酸菁染料探针及其制备方法和应用。

背景技术

镉不是人体的必需元素。人体内的镉是出生后从外界环境中吸取的，主要通过食物、水和空气而进入体内蓄积下来。镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏松和软化。

铁离子也是重要的一种金属元素，是人体血红蛋白、肌球蛋白和细胞色素中的重要成分。研究表明，缺铁会引起缺铁性贫血和再生障碍性贫血，容易使人产生四肢无力和气喘症状。

因此，设计与合成对镉离子和铁离子具有选择性识别功能的化学传感器近年来备受关注，已经成为化学科学、环境科学和生命科学等领域的研究热点。

发明内容

本发明提供了一种基于取代苯胺的非对称方酸菁染料探针，其结构为

本发明还提供了一种上述染料探针的制备方法：

(1)将3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮溶于甲苯后，加入氯化亚砜和DMF(二甲基甲酰胺)，将混合物回流6小时，除去溶剂，残余物用己烷溶解后保存在冰箱中，分离出淡黄色结晶，

加入氯化亚砜和DMF时，氯化亚砜加入到一半量时，加一滴无水DMF，然后在室温下继续滴加完剩余的氯化亚砜，

(2)将步骤(1)中得到的淡黄色结晶与N，N-二丁基苯胺溶解在甲苯中，80℃回流6小时，减压除去溶剂后得到固体，

(3)将步骤(2)中得到的固体溶解在由醋酸、水、盐酸组成的溶液中，然后在100℃下回流2小时，减压除去溶剂后得到产物，

(4)将步骤(3)中得到的产物与3-丁基-6-碘-2-甲基-苯并噻唑溶解在体积比1:1的甲苯和正丁醇的溶剂体系中，110℃下加热回流后，经减压除溶剂，柱层析分离得到最终产品，

以上制备方法的化学反应式为：

本发明还提供了一种上述染料探针的应用：用于选择性识别Cd²⁺和Fe³⁺，

所制备的探针的结构中，方酸环上的羰基作为离子识别的靶点对于识别金属离子起着重要的作用：方酸环上的羰基有孤对电子，可以与缺电子的金属离子通过氢键作用配位；在本发明探针的设计和合成中，苯并噻唑上的硫原子也可以提供孤对电子，与方酸环上的羰基共同作用，提供更强的配位作用；探针结构中，硫原子、四元环羰基、碳碳双键之间形成的半开放式的环状结构，各结构协同起到对离子的选择作用，且具有一定的空间孔径，适合特定大小的离子在一定溶剂作用下配位，能进一步起到对金属离子的选择作用，

本技术解决了在不同的溶剂体系中对Cd²⁺和Fe³⁺选择性识别的问题，从反应现象上看，加入Fe³⁺络合后引起探针染料的吸收猝灭，溶液颜色由蓝色变成无色；加入Cd²⁺络合后引起探针染料吸收的红移，颜色由蓝色变成紫色。