[发明专利]一种识别Cr3+

说明书

本发明涉及一种识别Cr³⁺、Fe³⁺和A1³⁺离子的螺吡喃比色探针及其制备方法，制备方法包括：将2‑甲基‑5‑甲氧基苯并噻唑和1,3‑丙磺内酯合成3‑(2‑甲基‑5‑甲氧基苯并噻唑)丙烷‑1‑磺酸盐，再与5‑硝基水杨醛合成3’‑(3‑丙基磺酸)‑5’‑甲氧基‑6‑硝基螺[苯并噻唑‑2,2’‑苯并吡喃]化合物。有益效果是：(1)合成染料原料易得，反应条件温和，简单后处理就得到比较纯的产物。制备的螺吡喃染料具有优良的光致变色性能和化学稳定性。(2)本发明的螺吡喃染料储存简便，且一个月之后还能照常使用，性能比较稳定。(3)本发明的螺吡喃染料具有较低检测限，在水溶液种对铬，铁和铝三种离子能有效识别。

技术领域

本发明具体涉及一种识别Cr³⁺、Fe³⁺和A1³⁺离子的螺吡喃比色探针及其制备方法，属于化学分析领域。

背景技术

许多金属离子，如Cr³⁺，Cu²⁺，Fe³⁺，Al³⁺，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。

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Al³⁺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7.55×10¹⁷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。

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Fe³⁺、Cr³⁺、A1³⁺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Cr³⁺、Fe³⁺和A1³⁺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。