一种膦酸柱[5]芳烃在识别亚铁离子、铜离子或铝离子中的应用制造技术

本发明专利技术提供了一种膦酸柱[5]芳烃在识别Fe

Application of a phosphonic acid column [5] arene in the recognition of ferrous, copper or aluminum ions

The invention provides a phosphonic acid column [5] arene for identifying Fe

【技术实现步骤摘要】
一种膦酸柱[5]芳烃在识别亚铁离子、铜离子或铝离子中的应用
本专利技术涉及金属离子检测
，尤其涉及一种膦酸柱[5]芳烃在识别Fe2+、Cu2+或Al3+中的应用。
技术介绍
铁元素作为生命体内的微量元素，与细胞内的许多新陈代谢活动有着紧密关联。人体内铁元素浓度的异常会导致帕金森综合征、贫血、免疫力下降和阿尔茨海默症。由于细胞自身的还原性环境，细胞中的铁大多数以Fe2+形式存在，血红蛋白中的铁在二价状态时，可与氧发生可逆性的结合。作为生物体重要的微量元素和必需的营养素，铜元素的失衡会导致抑制神经性疾病，例如阿尔茨海默症、Menkes氏稔毛综合征和Wilson症，因此要严格地控制铜离子和亚铁离子在细胞中的分布。Al3+不是人体必需的微量元素，其中铝制品属于一类致癌物，在食品添加剂和化妆品等消费品中添加的铝元素可能导致骨软化、阿尔茨海默症和乳腺癌，同时身体过度暴露在铝环境中会导致人体神经中枢受损。此外它还能扰乱水生生物和植物的生长。综上可知，开发一种能够有效的选择性检测Fe2+、Cu2+或Al3+，在环境、健康和医疗方面均具有重大意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种膦酸柱[5]芳烃(PP5A)在识别Fe2+、Cu2+或Al3+中的应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种膦酸柱[5]芳烃在识别Fe2+、Cu2+或Al3+中的应用，所述膦酸柱[5]芳烃具有式Ⅰ所示结构优选的，所述膦酸柱[5]芳烃识别Fe2+、Cu2+或Al3+的方法，包括以下步骤：将膦酸柱[5]芳烃和含有M+的溶液混合，静置30min，得到待测液；将所述待测液进行荧光光谱测定；所述M+为Fe2+、Cu2+或Al3+。优选的，当所述M+为Al3+时，所述待测液较膦酸柱[5]芳烃的荧光强度增强；当所述M+为Cu2+时，所述待测液较膦酸柱[5]芳烃的荧光强度降低；当所述M+为Fe2+时，所述待测液的荧光发生淬灭。优选的，当M+为Fe2+时，所述含有M+的溶液中M+的浓度≥0.037μM；当M+为Cu2+时，所述含有M+的溶液中M+的浓度≥0.057μM；当M+为Al3+时，所述含有M+的溶液中M+的浓度≥0.102μM。优选的，所述待测液中膦酸柱[5]芳烃的浓度为1.2×10-5mol/L。优选的，所述待测液的pH＝1～12。优选的，所述待测液的pH值采用0.1mol/LHCl溶液或0.1mol/LNaOH溶液进行调节。本专利技术提供了一种膦酸柱[5]芳烃在识别Fe2+、Cu2+或Al3+中的应用，所述膦酸柱[5]芳烃具有式Ⅰ所示结构本专利技术所述的膦酸柱[5]芳烃在21中常见金属离子溶液中能够准确、快速的识别检测溶液中是否含有Fe2+、Cu2+或Al3+。附图说明图1为PP5A在pH＝7对21种金属离子的荧光响应图；图2为PP5A识别Cu2+的动力学曲线；图3为PP5A识别Fe2+的动力学曲线；图4为PP5A与M+的Job's曲线；图5为PP5A与Fe2+的荧光滴定图和标准曲线；图6为PP5A与Cu2+的荧光滴定图和标准曲线；图7为PP5A与Al3+的荧光滴定图和标准曲线；图8为PP5A识别Fe2+的抗干扰测试；图9为PP5A识别Cu2+的抗干扰测试；图10为PP5A识别Al3+的抗干扰测试；图11为不同pH对PP5A识别Fe2+、Cu2+或Al3+的影响曲线。具体实施方式本专利技术提供了一种膦酸柱[5]芳烃在识别Fe2+、Cu2+或Al3+中的应用，所述膦酸柱[5]芳烃具有式Ⅰ所示结构在本专利技术中，若无特殊说明，所有原料均为本领域技术人员熟知的市售产品。在本专利技术中，所述膦酸柱[5]芳烃优选通过制备得到，所述膦酸柱[5]芳烃的制备方法优选包括以下步骤：将具有式1所示结构的化合物(2.00g，10.09mmol)、PPh3(5.29g,20.18mmol)混合，加入50mLCH3CN后，在氮气气氛下逐滴加入10mLCBr4(6.69g，20.18mmol)的CH3CN溶液，室温反应5h，倒入冰水，过滤，用石油醚/甲醇(V：V＝1:1)洗涤，得到具有式2所示结构的化合物(白色碎片状晶体)；将具有式2所示结构的化合物(1.62g，5mmol)、(CH3O)n(0.4504g，15mmol，“n”为聚合度，对n没有任何特殊的限定)和20mL1,2-二氯乙烷混合，在氮气气氛下逐滴加入三氟化硼乙醚(0.70g，5mmol)，室温反应6h，加水淬灭。加入饱和食盐水萃取，收集下层有机相，依次进行干燥(干燥剂：无水硫酸钠)，减压浓缩和柱层析纯化(石油醚：二氯甲烷＝1:1)，得到具有式3所示结构的化合物(白色粉末状固体)；将具有式3所示结构的化合物(2.50g，1.49mmol)和亚磷酸三乙酯(24.71g，149mmol)混合，在氮气气氛下，165℃搅拌72h，浓缩，柱层析纯化，得到具有式4所示结构的化合物(浅黄色油状物)；在0℃，氮气气氛下，将TMSBr(14.25g，93.1mmol)、具有式4所示结构的化合物(3.0g，1.33mmol)和二氯甲烷混合，在室温下搅拌72h，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，加入水(30mL)继续搅拌30min，浓缩干燥后，用丙酮洗涤，得到膦酸柱[5]芳烃(白色固体)。1HNMR(400MHz,DMSO-d6,298K)δ(ppm):10.30(s,20H),6.87(s,10H),4.10-4.03(m,20H),3.67(s,10H),2.36-2.16(m,20H).13CNMR(75MHz,DMSO-d6,298K)δ(ppm):149.3,128.1,114.4,63.1,31.1,28.3.31PNMR(162MHz,DMSO-d6,298K)上述合成路线具体为下式：在本专利技术中，所述膦酸柱[5]芳烃识别Fe2+、Cu2+或Al3+的方法，优选包括以下步骤：将膦酸柱[5]芳烃和含有M+的溶液混合，静置30min，得到待测液；将所述待测液进行荧光光谱测定；所述M+为Fe2+、Cu2+或Al3+。在本专利技术中，当M+为Fe2+时，所述含有M+的溶液中M+的浓度优选≥0.037μM；当M+为Cu2+时，所述含有M+的溶液中M+的浓度优选≥0.057μM；当M+为Al3+时，所述含有M+的溶液中M+的浓度优选≥0.102μM；在本专利技术中，所述待测液中膦酸柱[5]芳烃的浓度为1.2×10-5mol/L。在本专利技术中，所述待测液的pH值优选为1～12，更优选为3～10；在本专利技术中，所述pH值的优选应理解为，当所述pH值为3～10时，所述膦酸柱[5]芳烃对Fe2+、Cu2+或Al3+均具有识别作用，当所述pH值为1～3或10～12时，所述膦酸柱[5]芳烃仅对Al3+具有识别作用，需要在pH为3～10的条件下对Fe2+或Cu2+进行进一步的识别。在本专利技术中，所述待测液的pH优选采用0.1mol/LHCl溶液或0.1mol/LNaOH溶液进行调节。本专利技术对所述荧光光谱测定的条件参数没有任何特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的条件进行测定即可。在本专利技术中，当所述M+为Al3+时，所述待测液较膦酸柱[5]芳烃的荧光强度增强；当所述M+为Cu2+时，所述待测液较膦酸柱[5]芳烃的荧光强度降低；当所述M+为Fe2+时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膦酸柱[5]芳烃在识别Fe

【技术特征摘要】
1.一种膦酸柱[5]芳烃在识别Fe2+、Cu2+或Al3+中的应用，其特征在于，所述膦酸柱[5]芳烃具有式Ⅰ所示结构：2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述膦酸柱[5]芳烃识别Fe2+、Cu2+或Al3+的方法，包括以下步骤：将膦酸柱[5]芳烃和含有M+的溶液混合，静置30min，得到待测液；将所述待测液进行荧光光谱测定；所述M+为Fe2+、Cu2+或Al3+。3.如权利要求2所述的应用，其特征在于，当所述M+为Al3+时，所述待测液较膦酸柱[5]芳烃的荧光强度增强；当所述M+为Cu2+时，所述待测液较膦酸柱[5]芳烃的荧光强度降低；当所述M+为Fe2+时...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽娟，杨云汉，鲁佳佳，杨俊丽，李灿花，魏可可，古捷，
申请(专利权)人：云南民族大学，
类型：发明
国别省市：云南,53