[发明专利]用于比色检测铜离子的受体化合物及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于比色检测铜离子的受体化合物；本发明还涉及该用于比色检测铜离子的受体化合物的制备方法；本发明还涉及该受体化合物在制备铜离子检测试纸中的应用。

背景技术

铜元素是动植物生长所必需的微量元素，在生物体生命过程中起着非常重要的作用。但过量的铜不仅会给动植物生长带来毒害，还会在环境中累积，食物链中富集，最终危害人体健康。因此，对于铜离子的检测成为环境监测中的重要指标。目前检测铜离子的常用方法有原子发射光谱法、原子吸收光谱法、电化学方法和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS)等等，然而这些方法往往操作复杂，且需要昂贵的实验设备，不能实现在现场的快速检测。因此如何快速检测污水、饮用水、河流以及生物体中铜离子的含量就显得十分重要和迫切。故开发能方便、快捷、高效且低成本的检测铜离子的方法受到了广泛的关注。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的问题，提供一种用于比色检测铜离子的受体化合物——1-（香豆素-3-甲酰基）-4（2,4-二硝基苯基）氨基硫脲。

本发明的另一目的是同时还涉及一种用于比色检测铜离子的受体化合物的制备方法。

本发明还有一个目的，就是提供一种基于比色检测铜离子受体化合物的铜离子检测试纸及其制备和应用。

（一）用于比色检测铜离子的受体化合物

本发明用于比色检测铜离子的受体化合物——1-（香豆素-3-甲酰基）-4（2,4-二硝基苯基）氨基硫脲，是以氨基硫脲为结合位点，硝基苯基和香豆素基为信号报告基团的铜离子识别受体，其结构式如下：

（二）用于比色检测铜离子的受体化合物的制备

本发明用于比色检测铜离子的受体化合物的制备方法，包括以下工艺步骤：

（1）香豆素-3-甲酰基异硫氰酸酯的合成：以二氯甲烷为溶剂，N,N-二甲基甲酰胺为催化剂，香豆素-3-甲酸与固体光气以1:0.3~1:0.8的摩尔比，于30~60℃回流3~5小时，得淡黄色澄清液；回流完毕后在反应液中加入硫酸氢钾粉末和相转移催化剂 PEG-400， 室温搅拌反应2~6小时，得橙黄色浑浊液，即为香豆素-3-甲酰基异硫氰酸酯溶液。

N,N-二甲基甲酰胺的加入量为香豆素-3-甲酸摩量的0.1%~1%；

硫酸氢钾粉末的加入量为香豆素-3-甲酸摩量的1~2倍；

相转移催化剂 PEG-400的加入量为香豆素-3-甲酸摩量的1%~5%。

（2）目标产物的合成：在香豆素-3-甲酰基异硫氰酸酯溶液中加入香豆素-3-甲酸摩量0.8~1.2倍的2,4-二硝基苯肼，于室温搅拌反应3~6小时，蒸除2/3溶剂，冷却，静置，析出沉淀；抽滤后用质量浓度75~95 %的乙醇溶液洗涤，然后依次用DMF、无水乙醇重结晶，得淡黄色粉末即为目标产物——1-（香豆素-3-甲酰基）-4（2,4-二硝基苯基）氨基硫脲。

其合成路线如下：

制得的受体化合物的表征数据如下：

m.p. 273-276 oC; ¹H NMR (DMSO-d6, 400 MHz) δ 10.79 (s, 1H, NH), 10.33(s, 1H, NH), 8.91 (s, 2H, NH, ArH), 8.36-8.32 (d, J =16, 1H, ArH), 8.05-8.03 (d, J =8, 1H, ArH), 7.83-7.79 (m, 1H, ArH), 7.58-7.35 (m, 4H, ArH); 13C NMR (DMSO-d6, 100 MHz) δ 161.64, 159.34, 154.07, 148.24, 148.11, 137.04, 134.64, 130.43, 130.00, 125.34, 123.09, 118.69, 118.21, 116.32, 115.89; IR (KBr, cm-1) v: 3235 (N-H), 1721, 1674 (C=O), 1159 (C=S); Anal. Calcd. for C17H11N5O7S: C, 47.55; H, 2.58; N, 16.31; Found: C, 47.58; H, 2.56; N, 16.33。

（三）受体化合物的阳离子识别实验

1、受体的阳离子比色识别性能研究