【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针及其制备方法，具体属于有机化学荧光功能材料。
技术介绍
1、锆单质是灰白色过渡金属，具有高熔点、高韧性、抗腐蚀等特性，高温时，可与非金属元素和许多金属元素反应生成固溶体。在核反应堆中作为铀燃料元件的包壳材料，其在超硬合金、生物医学、原子能工业、化工电子、储氢和军事等领域具有广泛应用。然而，金属锆在地壳中的含量约为0.025%，超过镍、锌、铜、锡、铅和钴等；是工业上经常使用的金属之一。但由于提炼和深加工的难度，产量不多。工业化多种应用导致环境和水体中存在一些锆离子，而高浓度的锆离子会对水土环境造成污染，天然锆石可能含有放射性物质，也会对人体造成损害。锆加工时会产生粉尘或颗粒物，这些颗粒物被吸入肺部，可能会对呼吸系统造成损害。同时，锆离子具有一些毒性作用，主要见于胃肠道症状，如恶心、腹痛和呕吐等，吸入锆化合物也可导致皮肤和肺部肉芽肿等疾病。因此，开发灵敏高效、特异性识别的检测方法对工业加工和环境中锆离子进行监测，有利于资源回收和污染控制。
2、21世纪随着工业化快速发展和矿产资源开发，对土壤环境和水体中多种金属离子的选择性识别和高效检测越来越重要。目前，金属离子的检测方法主要包含原子吸收光谱法、分光光度法和电感耦合等离子体发射光谱法等，这些检测方法使用的仪器操作相对繁琐，需要专业人员，成本较高，并且大型仪器需固定，无法做到实时监测。近年来，荧光检测分析技术因其快速、灵敏、选择性好、操作简便和适用于高通量筛选而得到广泛关注。目前文献所报道的锆离子荧光探针相对较少，设计开发对锆离
技术实现思路
1、本专利技术旨在优化现有锆离子检测技术的不足，目的在于提供一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针及制备方法，该荧光探针可用于检测水体和环境中的锆离子，具有响应速度快、水溶性好、灵敏度高、抗干扰能力强、ph适用范围广等特点。
2、本专利技术一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的化学结构式为：；
3、本专利技术一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针制备方法是通过α-溴代苯乙酮与吡咯烷二硫代甲酸铵进行取代反应，产物再与水合肼进行酰化反应，然后再与8-羟基喹啉-2-甲醛进行胺醛缩合，制得羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针，具体包括以下步骤：
4、步骤1：在氩气保护下，α-溴代苯乙酮与吡咯烷二硫代甲酸铵在丙酮溶液中室温反应1.5-3 h，产物经抽滤除去丙酮，随后用少量乙醇洗涤和干燥，得到有机中间体1；
5、步骤2：有机中间体1和水合肼在四氢呋喃/无水乙醇混合溶剂中加热回流2-3 h，产物冷却至室温经水洗和柱层析分离，洗脱液经旋转蒸发浓缩，得到有机中间体2；
6、步骤3：有机中间体2和8-羟基喹啉-2-甲醛在无水乙醇中，加热回流4-6 h，析出黄色絮状沉淀产物经抽滤和乙醇洗涤，得到羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针。
7、所述的α-溴代苯乙酮、吡咯烷二硫代甲酸铵和丙酮溶剂的投料比例为1 mmol∶1mmol∶2 ml。
8、所述的中间体1与水合肼的摩尔比为1∶10，四氢呋喃/无水乙醇混合溶剂的体积比为1∶1；洗脱剂是体积比为3∶7的乙酸乙酯/石油醚。
9、所述的中间体2和8-羟基喹啉-2-甲醛的摩尔比为1∶1。
10、本专利技术反应方程式：
11、
12、其中：1代表有机中间体1；2代表有机中间体2；hss代表羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针化合物。
13、本专利技术羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的使用方法：
14、羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的使用方法是将含锆离子的水溶液滴加到探针分子hss的dmso (二甲亚砜) /h2o (v/v，1∶1)混合溶液中，过程中观察溶液由无荧光到产生强烈的绿色荧光变化，而加入锆离子以外的其它金属阳离子溶液，无荧光变化产生。
15、具体操作为：于21个5 ml离心管中分别加入适量的dmso/h2o (v/v, 1∶1)溶剂，再向其中分别滴入含li+，na+，mg2+，al3+，k+，ca2+，cr3+，mn2+，fe2+，fe3+，co2+，ni2+，cu2+，zn2+，ag+，cd2+，ba2+，hg2+，pb2+，ce3+和zr4+的水溶液，最后滴加探针分子hss稀溶液，紫外灯下观察到滴有锆离子水溶液的离心管中由无荧光到产生强烈绿色荧光变化，而其它金属阳离子溶液无荧光变化。
16、本专利技术的有益效果：1、本专利技术采用三步简单反应将含双硫官能团组分与羟基喹啉基元结合，原料相对低廉，合成条件温和，制备过程简便，产率高。
17、2、本专利技术羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的分子结构属首次合成，在水相和多种溶剂中溶解性好，抗干扰能力强，具有特异性识别，高灵敏度，能有效区分金属锆离子和其它常见的金属离子。
18、3、本专利技术羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针适用范围广，在宽范围ph条件下能表现出良好的检测效果，发光波长分别为493 nm和527 nm，为肉眼可见的强绿色荧光，响应速度快，可实时监测，使用过程中不会产生二次污染，有利于水体和环境中锆离子的痕量分析检测，具有良好的应用前景和推广价值。
19、4、本专利技术系国家自然科学基金项目(21501088, 22272070)，江西省自然科学基金重点项目(20224acb203014)，教学改革研究项目(jxjg-22-8-35, jy22021)，南昌航空大学“三小”重点项目(2023zd174)支持。
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1.一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针，其特征在于：所述的羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的化学结构式为：
2.一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针制备方法，其特征在于：所述的制备方法是先通过α-溴代苯乙酮与吡咯烷二硫代甲酸铵进行取代反应，产物与水合肼进行酰化反应，然后再与8-羟基喹啉-2-甲醛进行胺醛缩合，制得羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针制备方法，其特征在于：所述的α-溴代苯乙酮、吡咯烷二硫代甲酸铵和溶剂丙酮的投料比例为1 mmol∶1 mmol∶2mL。
4.根据权利要求2所述的一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的制备方法，其特征在于：所述的中间体1与水合肼的摩尔比为1∶10，四氢呋喃/无水乙醇混合溶剂的体积比为1∶1；洗脱剂是体积比为3∶7的乙酸乙酯/石油醚。
5.根据权利要求2所述的一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的制备方法，其特征在于：所述的中间体2和8-羟基喹啉-2-甲醛的摩尔比为1∶1。
【技术特征摘要】
1.一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针，其特征在于：所述的羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针的化学结构式为：
2.一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针制备方法，其特征在于：所述的制备方法是先通过α-溴代苯乙酮与吡咯烷二硫代甲酸铵进行取代反应，产物与水合肼进行酰化反应，然后再与8-羟基喹啉-2-甲醛进行胺醛缩合，制得羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针，具体包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的一种羟基喹啉二硫类锆离子荧光探针制备方法，其特征在于：所述的α...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈红，胡斌，罗鹏文，温珩玉，龚宇，刘璐，谢宇，陈萍华，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：
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