[发明专利]一种具有光和磁双响应的咪唑离子盐及其制备方法和对水溶液中三价铁离子的检测

说明书

本发明公开一种具有光和磁双响应的咪唑离子盐及其制备方法和对水溶液中三价铁离子的检测，通过亚胺和溴代烷的亲核取代反应、Suziki偶联反应、Williamsom成醚反应、季铵化反应合成目标化合物，磁场范围‑10000Oe～+10000Oe，温度为100K，200K，300K和380K时均表现为超顺磁性；利用紫外‑可见吸收光谱可以进行金属铁离子检测。本发明的化合物兼具光和磁双响应的特性，是一种多功能化合物，利用紫外吸收光谱和荧光发射光谱均可进行金属离子检测，在磁成像、工厂废液中金属离子检测等方面具有较好的应用前景和价值。

技术领域

本发明属于化合物领域，更加具体地说，涉及一种具有光和磁双响应咪唑离子盐及其合成方法以及对水溶液中Fe³⁺检测的应用，具体涉及具有光和磁双响应咪唑离子盐的设计与制备技术和在水溶液中对Fe³⁺的检测。

背景技术

咪唑类化合物由于杂环上的氮具有孤对电子，易与卤代烃发生亲电加成反应，即季铵化反应，因而咪唑类化合物通常被用作合成离子盐(离子液体)。通过对阴离子的调节引入过渡金属元素可以得到磁性离子盐，磁性离子盐在分离、萃取、催化和CO₂吸收等领域具有重要应用。然而报道的磁性离子盐在室温下多为顺磁性，磁性较弱(E.Santos,J.Alboand A.Irabien,RSC Advances,2014,4,40008-40018)，限制了其应用。此外磁性离子盐一般只有磁性，功能单一，因此设计强磁性并且带有其他功能(光、热、电、pH响应等)的磁性离子盐对于其应用领域的拓宽具有重要意义。

铁元素是地壳中含量第二多的金属元素，同时在生物体中也参与诸多生理活动：比如人体的造血过程，同时还是人体必需的微量元素，铁元素无论缺乏还是过量对人体都会产生不良影响(W.Lin,L.Long,L.Yuan,et al.,Anal.Chim.Acta.,2009,634(2),262-266)；此外含铁元素的物质在工业中经常被使用，由此带来的金属离子污染对环境和生物都有潜在的危害。因此Fe³⁺的检测是一个非常重要的研究内容，尤其是在诸多金属离子中，能够专一鉴别Fe³⁺显得格外重要。对于Fe³⁺检测的方法有很多，比如原子吸收法、伏安法等，这些方法较为繁琐。研究发现紫外可见吸收光谱法和荧光发射光谱法也可用于Fe³⁺的检测，并且具有快速、有效、灵敏度高等诸多优点，因此受到研究人员的广泛关注，近些年来含有共轭结构的小分子或者聚合物等(T.Sun,Q.Niu,Y.Li,et al.,Sen.Actuators B,2017,248,24-34)被用于Fe³⁺的检测。但是无论是小分子还是聚合物，设计的离子探针往往只有单功能性，在诸多类型的离子探针中无法很好地显示其优势，从而限制了其应用范围。因此如果能设计一种化合物既能实现对Fe³⁺离子的检测同时还具有其他功能，那么其应用范围和应用潜力无疑是巨大的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有光和磁双响应的咪唑离子盐及其制备方法和对水溶液中三价铁离子的检测。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

一种具有光和磁双响应的咪唑离子盐，具有如下化学式所示的结构。

上述咪唑离子盐的制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺、K₂CO₃和1,4-二溴丁烷均匀分散在N,N-二甲基甲酰胺中，在60—70摄氏度进行回流反应；

在步骤1中，在60—70摄氏度进行回流反应20—50小时，优选30—50小时。

在步骤1中，5-降冰片烯-2,3-二甲酰亚胺、K₂CO₃和1,4-二溴丁烷的摩尔比为(1—1.2)：2：(2.6—3)。