[发明专利]一种二茂铁萘啶衍生物及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种二茂铁衍生物及其用途，特别是一种具有识别并净化汞离子水溶液、且识别铜离子的二茂铁萘啶衍生物及其制备和用途。

背景技术

汞具有很强的富集作用，使之成为最有害、最危险的重金属元素之一，其毒性非常剧烈，可引起手指震颤、肾脏损伤等，而且金属汞有转换成有机汞而在生物体内蓄积的倾向。因此如何有效地检测和去除汞离子对于环境科学、生物科学以及医学中都有着重要意义。

目前，测定汞离子标准的主要方法多采用冷原子吸收法、冷原子荧光法、双硫腙光度法、电感耦合等离子体质谱法和共振光散射法。这些方法主要都需要昂贵的大型仪器和专业操作人员，其成本高、不能快速检测。人们对汞离子的去除方法也非常感兴趣，迄今为止报告了各种去除汞离子的方法，主要有化学沉淀法、吸附法、电解法、金属还原法、离子交换法、微生物法等。

主客体化学中金属阳离子的分子识别性能一直是研究的热点，氮原子作为有机化合物中最常见的杂原子之一，广泛应用于主体分子的设计。多个氮原子在主体化合物中的引入，增加了识别位点与作用力，使得多氮主体分子在主客体化学研究中占有重要地位。

现有的检测汞离子合成方法都比较复杂，生产成本昂贵，检测方法也比较复杂，现象并不很明显，净化效果较差。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种二茂铁萘啶衍生物；本发明的目的之二在于提供一种该二茂铁萘啶衍生物的制备方法；本发明的目的之三在于介绍该二茂铁萘啶衍生物在识别净化汞离子和铜离子的应用。

为实现上述目的，本发明所采用以下技术方案：

一种二茂铁萘啶衍生物FecND，其化学结构式为：

一种二茂铁萘啶衍生物FecND的制备方法，包括：将二茂铁二甲酸在HBTU、DIPEA（中文名：N，N-二异丙基乙胺）作用下，与2-氨基-7-甲基-1,8-萘啶反应得到新型的二茂铁衍生物FecDN。

反应过程如下：

作为优选的方案方案，所述二茂铁二甲酸的制备方案为：二乙酰基二茂铁在碱性条件下与液溴反应得二茂铁二甲酸。

反应过程如下：

作为优选的方案，所述二乙酰基二茂铁的制备方案为：二茂铁与乙酰氯的二氯甲烷溶液在三氯化铝的作用下反应得到二乙酰基二茂铁。

反应过程如下：

作为优选的方案，所述2-氨基-7-甲基-1,8-萘啶的制备方案为：将2,6-二氨基吡啶和4,4-二甲氧基丁酮加入磷酸中98℃下反应得到2-氨基-7-甲基-1,8-萘啶。

反应过程如下：

本发明还揭示了二茂铁萘啶衍生物FecND的用途，即其在识别和或吸收Hg²⁺、Cu²⁺的应用。

本发明的有益效果在于：1）检测试剂二茂铁萘啶化合物FecDN合成简单、成本低廉；2）利用该检测试剂检测汞离子，方法简单、现象明显、肉眼可直接观察到；3)利用该检测试剂检测可以检测二价铜离子，尽管只观察到溶液略微变深，但其紫外可见光谱有非常明显的变化；4）该检测试剂同时也可作为沉淀剂净化水溶液中的汞离子；5）本发明对汞离子的、铜离子可视化检测和去除提供了一种新的试剂，对环境污染和人类健康有着十分重要的意义。

附图说明

图1：在FecDN(0.5mM)的乙醇溶液中滴加金属离子（终浓度为5mM）的可视化检测；

图2：逐滴滴加Hg²⁺到50μΜFecDN乙醇溶液中的紫外可见光谱检测。Hg²⁺的浓度变化（沿着箭头方向）：0μΜ,50μΜ,100μΜ,150μΜ,200μΜ,250μΜ,300μΜ,350μΜ,400μΜ,450μΜ,500μΜ；

图3：逐滴滴加Cu²⁺到50μΜFecDN乙醇溶液中的紫外可见光谱检测，Cu²⁺的浓度变化（沿着箭头方向）：0μΜ,50μΜ,100μΜ,150μΜ,200μΜ,250μΜ,300μΜ,350μΜ,400μΜ,450μΜ,500μΜ；

图4：FecDN(a)和FecDN-Hg(b)的红外光谱谱图；