一种苯甲酸酯类化合物及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种苯甲酸酯类化合物及其合成方法和应用，该苯甲酸酯类化合物为4‑(3‑(5′‑((反式)‑取代基亚胺)甲基)‑2‑噻吩基)‑9‑咔唑基)苯甲酸酯类化合物，合成方法和应用为：首先，4‑(9‑咔唑基)苯甲酸酯为原料合成了目标产物；其次，建立了目标产物对重金属离子进行荧光识别及检测的方法。本发明专利技术合成方法简单，合成条件温和，产率高；目标产物对在金属离子作用下荧光增强，通过选择不同的取代基能够用于选择性识别和监测不同的重金属离子，灵敏度高。目标产物可重复利用，可回收，减少了重金属检测试剂对环境的二次污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机小分子化合物治理污染应用的
，尤其涉及一种苯甲酸酯类化合物及其合成方法和应用。
技术介绍
随着现代工业的蓬勃发展、世界人口的剧烈增长，引发了严重的环境污染问题。其中，过渡金属(如Co2+、Hg2+、Pb2+、Cd2+、Cu2+等)污染成为最为严重的污染之一。它们主要来自于矿物燃料的燃烧、冶金工业、化学制品行业等的废液、废水、废物的排放。由于过渡金属不能被环境微生物分解且易于积累，在环境中可转化成毒性更大的化合物，改变土壤性质、影响河流及空气质量。甚至有些金属通过食物链的方式在人体内积聚，达到一定浓度后，严重危害人类身体健康。因此，预防和检测重金属污染成为当前和经后一段时期内重要任务。在我国“十二五”规划中，《重金属污染综合防治“十二五”规划》被国家列为首个专项规划。荧光光谱具有易检测、高灵敏、响应时间短、成本低等优点被很多研究人员所青睐。近年来，关注荧光化学传感器在超分子化学、药物化学、生物与环境化学等领域应用的学者明显增多。与其他金属离子的检测法相比较，荧光传感器因其在水介质和非水介质中高选择性和高灵敏性等优势得到了很多人的关注。荧光化学传感器是一种分子识别的有效方式，在医疗诊断，生物标记，光电子材料方面占据着重要的地位。综上所述，现有的苯甲酸酯化合物不能通过选择不同的取代基用于选择性识别和监测重金属离子，不可重复利用，不能减少重金属检测试剂对环境的二次污染。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种苯甲酸酯化合物及其合成方法和应用，旨在解决现有的苯甲酸酯类化合物不能通过选择不同的取代基用于选择性识别和监测重金属离子，不可重复利用，不能减少重金属检测试剂对环境的二次污染的问题。本专利技术是这样实现的，一种苯甲酸酯类化合物，该苯甲酸酯类化合物为：4-(3-(5-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类化合物，分子通式为：其中，取代基R1为：－CH3或－CH2CH3基团；取代基R2为：-CnH2n+1、－Ar、(X＝C,N；Y＝N,O,S)、(X＝N,S,O)、基团中的一种。所述酯基为甲酸甲酯基、甲酸乙酯基中的一种。本专利技术另一目的在于提供一种苯甲酸酯类化合物的合成方法，包括：反应器中加入4-(9-咔唑基)苯甲酸酯，加入四氢呋喃20mL～60mL，冷却下搅拌并加入N-溴代丁二酰亚胺，加入结束后继续搅拌过夜，得到4-[(3-溴基)-9-咔唑基]苯甲酸酯；反应器中加入4-[(3-溴基)-9-咔唑基]苯甲酸酯，无水碳酸盐0.1g～1g，四三苯基膦钯0.1～1g，四氢呋喃20～60mL；N2保护下加热搅拌，向反应液中滴加和4-[(3-溴基)-9-咔唑基]苯甲酸酯等物质的量的5-醛基-2-噻吩硼酸，反应3h～5h；产物用柱色谱法分离得到4-(3-(5′-甲酰基噻吩)-9-咔唑基)苯甲酸酯；反应器中加入4-(3-(5′-甲酰基噻吩)-9-咔唑基)苯甲酸酯，溶解在于乙腈中；加入与4-(3-(5′-甲酰基噻吩)-9-咔唑基)苯甲酸酯等物质量的伯胺类化合物，滴加含有1mL～2mL酸的乙腈溶液20mL～60mL，搅拌3h～5h，得到产物4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类化合物。进一步，冷却温度为-5℃～-30℃,冷却搅拌时间为0.5h～1.0h。进一步，所述无水碳酸盐为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铷、碳酸铯、碳酸银中的一种；N2保护下加热搅拌的加热温度20℃～40℃。进一步，所述滴加酸的乙腈溶液中酸为硫酸、冰醋酸、盐酸中的一种；所述酸的用量1mL～2mL，浓度为0.2mol/L～0.5mol/L，反应温度60℃～120℃。本专利技术另一目的在于提供一种利上述的苯甲酸酯类化合物的荧光法测定重金属离子的方法，该荧光法测定重金属离子的方法包括溶剂的选择、金属－4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类配合物最大发射波长的确定、标准曲线的建立、检测限的确定、重复利用试验。进一步，所述溶剂的选择中，选择的溶剂包括N，N－二甲基甲酰胺、乙醇、乙腈、三氯甲烷、二氯甲烷、甲醇的一种有机溶液；所述有机溶液与水以体积比1:1～1:10配制成混合溶剂；金属－4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类配合物中金属离子包括Co2+、Hg2+、Ni2+、Cd2+、CrⅢ,Ⅵ、FeⅡ,Ⅲ、Cu2+、Pb2+；金属－4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯配合物最大发射波长的确定中反应温度15℃～80℃，反应时间为0.2h～1.5h,pH值为5.0～10.0；标准曲线的建立中，标准曲线是光度法测定物质含量的依据，也就是工作曲线，就是在确定金属－4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类配合物的发射波长后，在该波长下测定金属－4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类配合物的荧光强度与浓度关系建立标准曲线；检测限的确定中，Co2+检测范围为8.9×10-6mol/L～5×10-5mol/L，Hg2+检测范围为8.5×10-7mol/L～5.5×10-5mol/L，Cu2+检测范围为6.4×10-6mol/L～5.8×10-5mol/L；重复利用试验中，利用EDTA等氨羧络合剂、氟化物配体分解苯甲酸酯化合物合成的荧光试剂与金属形成的配合物并进行重复性测定重金属离子。本专利技术另一目的在于提供一种利用上述苯甲酸酯类化合物测定的化学制品行业废液。本专利技术另一目的在于提供一种利用上述苯甲酸酯类化合物测定的矿物燃料的燃烧废物。本专利技术另一目的在于提供一种利用上述苯甲酸酯类化合物测定的冶金工业废水。本专利技术提供的苯甲酸酯类化合物及其合成方法和应用，优点有：本专利技术提供的4-(3-(5-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类化合物合成过程中，反应条件简单：步骤1中反应温度仅为-5℃～-30℃，步骤2在常温下即可实现，步骤3催化剂为常用酸，用量少，对环境几乎不产生污染。所有反应均在常压下进行。本专利技术合成的苯甲酸酯化合物(咔唑衍生物)本身荧光发射弱，与金属作用后荧光增强，是一种良好的重金属荧光探针。本专利技术的苯甲酸酯化合物对重金属具有明显的选择性荧光识别作用：本专利技术合成的咔唑衍生物主要差异在于亚胺键上取代基不同。这导致了试剂对重金属离子荧光识别的不同效果。本专利技术合成的苯甲酸酯化合物(咔唑衍生物)作为重金属荧光试剂可回收利用。避免了对环境的二次污染。本专利技术所用仪器简单、价格便宜，合成和检测成本低。本专利技术可对浓度较低的重金属离子进行有效检测。本专利技术咔唑类希夫衍生物结构中的“-C＝N-”通常被弱的荧光发射基团异构化，表现出比较小的荧光强度，然而N孤对电子易与金属离子形成配合键，键合作用使得异构化反应被阻止，可以实现高强度的荧光发射。本专利技术的合成方法简单，合成条件温和，产率高；目标产物4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯本身具有弱荧光，在金属离子作用下荧光增强，通过选择不同的取代基能够用于选择性识本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯甲酸酯类化合物，其特征在于，该苯甲酸酯类化合物为：4‑(3‑(5‑((反式)‑取代基亚胺)甲基)‑2‑噻吩基)‑9‑咔唑基)苯甲酸酯类化合物，分子通式为：其中，取代基R1为：－CH3或－CH2CH3基团；取代基R2为：‑CnH2n+1、－Ar、基团中的一种。所述酯基为甲酸甲酯基、甲酸乙酯基中的一种。

【技术特征摘要】
1.一种苯甲酸酯类化合物，其特征在于，该苯甲酸酯类化合物为：4-(3-(5-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类化合物，分子通式为：其中，取代基R1为：－CH3或－CH2CH3基团；取代基R2为：-CnH2n+1、－Ar、基团中的一种。所述酯基为甲酸甲酯基、甲酸乙酯基中的一种。2.一种如权利要求1所述苯甲酸酯类化合物的合成方法，其特征在于，该苯甲酸酯类化合物的合成方法包括：反应器中加入4-(9-咔唑基)苯甲酸酯，加入四氢呋喃20mL～60mL，冷却下搅拌并加入N-溴代丁二酰亚胺，加入结束后继续搅拌过夜，得到4-[(3-溴基)-9-咔唑基]苯甲酸酯；反应器中加入4-[(3-溴基)-9-咔唑基]苯甲酸酯，无水碳酸盐0.1g～1g，四三苯基膦钯0.1～1g，四氢呋喃20～60mL；N2保护下加热搅拌，向反应液中滴加和4-[(3-溴基)-9-咔唑基]苯甲酸酯等物质的量的5-醛基-2-噻吩硼酸，反应3h～5h；产物用柱色谱法分离得到4-(3-(5′-甲酰基噻吩)-9-咔唑基)苯甲酸酯；反应器中加入4-(3-(5′-甲酰基噻吩)-9-咔唑基)苯甲酸酯，溶解在于乙腈中；加入与4-(3-(5′-甲酰基噻吩)-9-咔唑基)苯甲酸酯等物质量的伯胺类化合物，滴加含有1mL～2mL酸的乙腈溶液20mL～60mL，搅拌3h～5h，得到产物4-(3-(5′-((反式)-取代基亚胺)甲基)-2-噻吩基)-9-咔唑基)苯甲酸酯类化合物。3.如权利要求2所述的苯甲酸酯类化合物的合成方法，其特征在于，冷却温度为-5℃～-30℃,冷却搅拌时间为0.5h～1.0h。4.如权利要求2所述的苯甲酸酯类化合物的合成方法，其特征在于，所述无水碳酸盐为碳酸钾、碳酸钠、碳酸铷、碳酸铯、碳酸银中的一种；N2保护下加热搅拌的加热温度20℃～40℃。5.如权利要求2所述的苯甲酸酯类化合物的合成方法，其特征在于，所述滴加酸的乙腈溶液中酸为硫酸、冰醋酸、盐酸中的一种；所述酸的用量1mL～2mL，浓度为0.2mol/L～0.5mol/L，反应温度60℃～120℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，赵剑英，魏旭辉，马奎蓉，胡化友，蒋正静，
申请(专利权)人：淮阴师范学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32