一种4-甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种4‑甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法，包括以下步骤：S1、将4‑溴苯甲酸溶于乙醇，然后加入酰氯化试剂反应，得到黄色的4‑溴苯甲酸乙酯；S2、将4‑溴苯甲酸乙酯溶于酰胺类溶剂中，然后向其加入氰基化试剂反应，得到4‑氰基苯甲酸乙酯；S3、将4‑氰基苯甲酸乙酯用醇类试剂溶解，然后加入盐酸羟胺、碱、水反应，减压浓缩重结晶，得到4‑甲醛肟基苯甲酸乙酯固体。本发明专利技术解决了原有工艺中工艺路线长，操作繁琐，反应条件苛刻，制备成本高，生产安全风险大，后处理麻烦等问题。本发明专利技术的合成工艺路线短，反应条件温和，操作简单，反应所需原材料便宜易得，使用的溶剂均可回收利用，生产成本更低，适宜工业化大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
一种4-甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法和应用
本专利技术涉及化学金属识别领域，具体涉及一种4-甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法和应用。
技术介绍
重金属离子是有效的荧光猝灭剂，基于重金属离子的荧光猝灭作用而建立的离子传感的方法，得到了普遍的关注。肟类化合物含有-C=N-OH结构，其中的N原子具有孤对电子，氧原子具有极大的电负性与金属离子具有很好的配位作用，而芳香结构的肟类化合物其分子结构中有共轭π键体系，且当芳环上的取代基为给电子基团（-CH3、-OCH3等）时，给电子基团上的n电子云与芳环上的轨道基本平行，扩大了体系的共轭程度，从而使化合物荧光增强，给电子基团上的C、N、O等杂原子还可以通过氢键增强配体与金属离子的配位作用。肟类化合物具有良好的配位能力，与金属离子可形成稳定的配合物，且性质稳定，容易合成，可作为金属离子荧光探针的优良配体。因此需要寻找出合适的肟类化合物配体实现对重金属离子的荧光响应。
技术实现思路
本专利技术旨在对现有技术的不足，提供一种高收率、低成本、操作简便、适合工业化大规模生产的4-甲醛肟基苯甲酸乙酯配体的制备方法。该配体对Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)重金属离子具有显著的荧光响应，对Cr(IⅡ)、Co(Ⅱ)金属离子具有一定程度的荧光响应，而对于其他金属离子荧光响应十分微弱或者没有。本专利技术的目的是通过以下方式来实现的：一种4-甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法，包括以下几个步骤：S1、将4-溴苯甲酸溶于乙醇，然后加入酰氯化试剂，并于20-80℃反应1-10h，冷却，然后将其加入到饱和的碳酸钠溶液中，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用饱和的氯化钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，将有机相浓缩旋干，得到黄色的4-溴苯甲酸乙酯；S2、将4-溴苯甲酸乙酯溶于N，N-二甲基甲酰胺溶剂中，然后向其加入氰基化试剂并在40-180℃反应5-72h后，冷却至室温，将其加入到饱和的碳酸钠溶液中，过滤，滤液用乙酸乙酯萃取，有机相减压浓缩、冷却结晶、过滤得到白色固体4-氰基苯甲酸乙酯；S3、将4-氰基苯甲酸乙酯用醇类试剂溶解，然后加入盐酸羟胺、碱、水，并于20-130℃反应2-12h，减压浓缩除去醇类试剂，有白色粗产物固体产生，过滤，粗产物用乙酸乙酯和石油醚重结晶，得到白色4-甲醛肟基苯甲酸乙酯固体。S1中所述的酰氯化试剂为二氯亚砜、三氯化磷、五氯化磷、草酰氯中的任意一种。S2中所述的的氰基化试剂为氰化钠、氰化钾、氰化亚铜、氰化锌、三甲基氰基硅烷、铁氰化钾、亚铁氰化钾中的任一种。S1、S3中所述的醇类为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的任意一种；甲醇、乙醇、丙醇、丁醇分别对应的反应温度依次为20-70℃、20-80℃、20-90℃、20-120℃，分别对应的反应时间依次为2-12h、2-10h、2-8h、2-6h。S3中所述的碱为碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、三乙胺、吡啶、哌啶中的任意一种。S1、S2、S3中所述的酰氯化试剂与4-溴苯甲酸的摩尔比为（1-2）：1，氰基化试剂与4-溴苯甲酸乙酯的摩尔比为（2-10）：1，盐酸羟胺、碱与4-氰基苯甲酸乙酯的摩尔比为（1-1.8）：（2-3.6）：1。4-甲醛肟基苯甲酸乙酯对重金属离子荧光响应的应用，以4-甲醛肟基苯甲酸乙酯为配体通过荧光光谱法检测重金属离子，所述的重金属离子为Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)、Co(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)以及Mn(Ⅱ)。与目前已报道的技术相比，本专利技术的优势在于：本专利技术对原有工艺进行改造，解决了原有工艺中工艺路线长，操作繁琐，反应条件苛刻，制备成本高，生产安全风险大，后处理麻烦等问题。本专利技术的合成工艺路线较短，反应条件更加温和，操作简单，反应所需原材料便宜易得，使用的溶剂均可回收利用，生产成本更低，适宜工业化大规模生产。本专利技术以4-溴苯甲酸为起始原料，经酰氯化、酯化、氰基取代得到4-氰基苯甲酸乙酯，最后，4-氰基苯甲酸乙酯与盐酸羟胺在碱性条件下一步法制得目标产物4-甲醛肟基苯甲酸乙酯。该合成工艺路线具有操作简单，反应条件温和，生产成本低，产率高等优点。配体对金属离子荧光响应的应用中，对于Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)和Co(II)金属离子，配体的荧光发射光谱强度随着金属离子的逐渐增加发射光谱强度降低，当加入到一定量时，配体的荧光基本完全消失，在一定浓度范围内，荧光强度与金属离子浓度呈良好的线性关系，其中Co(II)离子对配体L的荧光相应相对其他三种金属离子较弱。对于Cr(Ⅲ)金属离子，随着金属离子的加入，配体的荧光强度开始下降，但荧光强度下降到一定程度时，随着金属离子的增加，荧光强度不再变化。对于Mn(Ⅱ)、Fe(II)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)金属离子，随着金属离子的加入，配体荧光强度改变甚微或不改变。基于此，建立了一种用荧光光谱分析检测重金属离子的新方法。体系中配体的荧光强度随着金属离子比例的增加而不断降低，可能的原因是配体与金属离子发生配位作用，能量从配体转移到金属离子，使得荧光强度减小，表现为荧光淬灭。这表明配体L(后文中的配体L均为4-甲醛肟基苯甲酸乙酯)与金属离子发生配位结合，且配体L对Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)和Pb(Ⅱ)具有优良的选择性。尤其当Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)离子加到20当量时，配体L的荧光基本消失，表明配体L对Fe(Ⅲ)、Pb(Ⅱ)离子有很好的选择性。本专利技术的合成路线如下：附图说明图14-溴苯甲酸乙酯的核磁共振氢谱；图24-溴苯甲酸乙酯的核磁共振碳谱；图34-氰基苯甲酸乙酯的核磁共振氢谱；图44-氰基苯甲酸乙酯的核磁共振碳谱；图54-甲醛肟基苯甲酸乙酯的核磁共振氢谱；图64-甲醛肟基苯甲酸乙酯的核磁共振碳谱；图7Fe(III)离子对配体L荧光的影响；图8Cu(II)离子对配体L荧光的影响；图9Pb(II)离子对配体L荧光的影响；图10Co(II)离子对配体L荧光的影响；图11Cr(III)离子对配体L荧光的影响；图12Mn(II)离子对配体L荧光的影响；图13Fe(II)离子对配体L荧光的影响；图14Ni(II)离子对配体荧光的影响；图15Zn(II)离子对配体L荧光的影响；图16Cd(II)离子对配体L荧光的影响。具体实施方式<具体实施例>（1）4-溴苯甲酸乙酯的制备：将5g4-溴苯甲酸溶于30ml无水乙醇中，向其中加入2ml的二氯亚砜，于80℃反应回流6小时，溶液冷却至室温，然后边摇晃边加入30ml饱和碳酸钠溶液，使溶液充分混合，然后用乙酸乙酯萃取（20ml×3），合并有机相，有机相依次用水洗（10ml×2）和饱和氯化钠溶液洗（10ml×2），然后用无水硫酸镁干燥，过滤，减压浓缩，最终得到黄色液体，3.90g，产率，68.5%。（2）4-氰基苯甲酸乙酯的制备：将步骤（1）中得到的3.90g4-溴苯甲酸乙酯加入20mlDMF溶解，然后加入15.25g氰化亚铜，搅拌，加热到150℃反应12h，溶液冷却至室温，之后将其加入到100ml的饱和碳酸钠溶液中，有黄色固体析出，过滤，滤液用乙酸乙酯萃取（30ml×3），有机相依次用水洗（15ml×2）和饱和氯化钠溶液洗（15ml×2），然后用无水硫酸镁干燥，过滤，减压浓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种4‑甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法，包括以下几个步骤：S1、将4‑溴苯甲酸溶于乙醇，然后加入酰氯化试剂，并于20‑80℃反应1‑10h，冷却，然后将其加入到饱和的碳酸钠溶液中，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用饱和的氯化钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，将有机相浓缩旋干，得到黄色的4‑溴苯甲酸乙酯；S2、将4‑溴苯甲酸乙酯溶于酰胺类溶剂中，然后向其加入氰基化试剂并在40‑180℃反应5‑72h后，冷却至室温，将其加入到饱和的碳酸钠溶液中，过滤，滤液用乙酸乙酯萃取，有机相减压浓缩、冷却结晶、过滤得到白色固体4‑氰基苯甲酸乙酯；S3、将4‑氰基苯甲酸乙酯用醇类试剂溶解，然后加入盐酸羟胺、碱、水，并于20‑130℃反应2‑12h，减压浓缩除去醇类试剂，有白色粗产物固体产生，过滤，粗产物用乙酸乙酯和石油醚重结晶，得到白色的4‑甲醛肟基苯甲酸乙酯固体。

【技术特征摘要】
1.一种4-甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法，包括以下几个步骤：S1、将4-溴苯甲酸溶于乙醇，然后加入酰氯化试剂，并于20-80℃反应1-10h，冷却，然后将其加入到饱和的碳酸钠溶液中，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，用饱和的氯化钠溶液洗涤，无水硫酸镁干燥，过滤，将有机相浓缩旋干，得到黄色的4-溴苯甲酸乙酯；S2、将4-溴苯甲酸乙酯溶于酰胺类溶剂中，然后向其加入氰基化试剂并在40-180℃反应5-72h后，冷却至室温，将其加入到饱和的碳酸钠溶液中，过滤，滤液用乙酸乙酯萃取，有机相减压浓缩、冷却结晶、过滤得到白色固体4-氰基苯甲酸乙酯；S3、将4-氰基苯甲酸乙酯用醇类试剂溶解，然后加入盐酸羟胺、碱、水，并于20-130℃反应2-12h，减压浓缩除去醇类试剂，有白色粗产物固体产生，过滤，粗产物用乙酸乙酯和石油醚重结晶，得到白色的4-甲醛肟基苯甲酸乙酯固体。2.根据权利要求1所述的一种4-甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法，其特征在于S1中的酰氯化试剂为二氯亚砜、三氯化磷、五氯化磷、草酰氯中的任意一种。3.根据权利要求1所述的一种4-甲醛肟基苯甲酸乙酯的制备方法，其特征在于S2中的酰胺类溶剂为甲酰胺、乙酰胺、碳酰胺、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基甲酰胺、N,N-二乙基乙酰胺、N-甲基乙酰胺中的任一种。4.根据权利要求1所述的一种4-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，于孟，李立威，栗佳琪，于洪亮，孙桂芳，
申请(专利权)人：荆门医药工业技术研究院，荆楚理工学院，
类型：发明
国别省市：湖北,42