2,6‑二（2,4,6‑三氨基‑5‑嘧啶偶氮）苯并（1,2‑d;4,5‑d）双噻唑的制备方法和应用与流程

本发明属于一种双偶氮化合物领域，具体涉及一种2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑的制备方法及其应用。

背景技术：

杂环偶氮试剂是偶氮类有机试剂中的一个重要分支，其结构式可简单的表示为R´-N=N-R，其中R´为杂环基，R为偶联组分（包括杂环组分）。根据结构的不同，分析检测中应用最多的是吡啶偶氮类、噻唑偶氮类、苯并噻唑偶氮类试剂。这三类试剂已广泛应用于金属离子Ni²⁺、Co²⁺、Zn²⁺、Pd²⁺、Hg²⁺、Ag⁺、Cu²⁺等金属离子的光度分析检测（理论检验-化学分册，张汉鹏，1996，32（1）：53-58）。噻唑类偶氮试剂因其易合成、有较好的选择性等特点，受到人们的广泛关注。但其存在灵敏度较低（多数在10⁴数量级），选择性还不够理想的缺点。苯环是芳香烃，与噻唑环稠合后，由于苯环的并入，共轭体系增大，苯并噻唑偶氮类试剂较噻唑偶氮类试剂有较好的选择性和灵敏度，干扰离子种类减少且允许含量范围变宽，试剂的灵敏度也大大提高（聊城师范学院学报，贾丽萍，刘道杰，2001，14（4）：52-57）。

苯并噻唑偶氮试剂中，偶联组分（通常是苯、萘或其它杂环衍生物）也是决定试剂性能的重要因素。在偶联组分中，偶氮基邻位取代基对试剂的选择性影响极大，对灵敏度也有影响（刘彬，孙家娟，冶金分析，2001，21（5）：36-44）。偶氮基邻位的氨基及苯并噻唑杂环中的氮原子，均可与金属离子配位，它们易与亲氮金属离子反应，因而具有较高的选择性，被认为是设计高选择性、高灵敏度试剂的有效途径。本发明是以对苯二胺为原料，根据杂环偶氮化合物的构效关系，通过系列反应合成2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑，其特点是通过偶氮基（-N=N-）将苯并双噻唑和二个嘧啶杂环连接在一起形成更大的共轭体系，是灵敏度、选择性良好的显色剂，在酸性介质中用于铜离子的光度法测定。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中检测重金属离子试剂的灵敏度和选择性不够理想的问题，提供一种2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑的制备方法及应用。

本发明采用如下技术方案实现：

一种2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑（DTAPABDP），其分子结构式为：

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上述2，6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑制备方法，包括如下步骤：

（1）2,6-二氨基苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑的制备

在三口瓶中，依次加入4,4´-对苯二胺、冰乙酸和硫氰酸钾，室温下搅拌，然后量取溴溶解在冰乙酸中，滴加在反应混合物中，保持反应温度为45-55℃，继续搅拌反应后，将混合物倒入冷水中，在搅拌下向混合物中加入氨水，调节pH为8-9，静置，待溶液冷却后，抽滤，用水洗至中性，干燥，得粗品，粗产品溶解在热的DMF中陈化，冷却后过滤，用丙酮洗涤，得黄色针状晶体2,6-二氨基苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑；

（2）2,2´-[苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑腙基]双丙二腈制备

在搅拌下，将粉末状的NaNO₂加到浓H₂SO₄和H₂O的混合液中，保持温度≤10℃，所得的亚硝基硫酸溶液用冰水浴冷却到-5℃；将2,6-二氨基苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑溶于DMSO中，在冷却和搅拌下，将此溶液滴加到上述亚硝基硫酸溶液中，滴加完毕，在0-5℃继续搅拌，得深棕色的重氮盐，在低温保存备用；

将丙二腈溶于乙醇中， NaAc溶于蒸馏水中，然后将上述溶液混合，冷却至0-5℃，搅拌下滴加到上述重氮盐溶液，反应液在冰浴中继续搅拌，析出沉淀，过滤，水洗，乙醇重结晶，得红色晶体2,2´-[苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑腙基]双丙二腈；

（3）2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑的制备

将硝酸胍和NaOH溶解于乙醇中，然后，滴加到2,2´-[苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑腙基]双丙二腈溶于乙醇中的溶液中，混合液回流反应，室温下放置过夜，过滤析出的沉淀，水洗，用DMF重结晶，得紫褐色固体2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑。

为说明本发明2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑的化学结构，作进一步表征。

元素分析结果：按合成产物的分子式计算各元素的理论含量（wt %），并与测定值（wt%）比较，两值相符（括号内为理论值）：

C：38.63（38.86）；N：45.54（45.32）；S：13.12（12.97）；H：2.71（2.85）。

红外光谱数据（KBr压片）：3400，3340cm^-1两个峰为ArNH₂中-NH₂伸缩振动吸收峰；3020cm^-1为Ar-H伸缩振动吸收峰；1593，1495，1440cm^-1为芳环骨架振动吸收峰；1575 cm^-1为-N=N-振动吸收峰，1630 cm^-1为C=N键吸收峰。

综上所述，由元素分析和红外光谱检验，合成产物与目标产物相符。

本发明的优点与积极效果：

（1）苯并噻唑偶氮类试剂（简单表示为R´-N=N-R，其中R´为苯并噻唑基，R为另一偶联组分，通常为苯、萘、菲、喹啉等）是光度法测定Ni²⁺、Co²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺等离子高灵敏的显色试剂。文献（分析化学，沈含熙，1989，17（3）：279-288）指出：“在噻唑偶氮类试剂中，由于杂环的氮原子参与金属离子的配位，使得这类试剂能与金属离子生产稳定的配合物”。2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑是双苯并噻唑偶氮类试剂，具有双配位杂环氮原子及双配位功能基（-N=N-），进一步增强了试剂与金属离子的配位能力，因此，试剂有更高的灵敏度。

（2）试剂2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑分子中，嘧啶环上引入六个氨基（-NH₂）助色基，由于p-π共轭效应，试剂分子中共轭体系的π电子活性增强、流动性增加；另外，试剂分子含两个苯并噻唑偶氮嘧啶结构单元，与单苯并噻唑偶氮试剂相比，具有更大的共轭体系，因而该试剂是光度分析的高灵敏显色剂，其测铜摩尔吸光系数达1.64×10⁵。

（3）杂环偶氮试剂体系中，偶联组分往往是决定试剂性能的重要因素。在试剂2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑中，参与金属离子配位的配位点是两个氮原子（苯并噻唑氮和偶氮氮），偶联组分嘧啶环上偶氮基邻位的氨基（-NH₂）也参与配位。因此，试剂2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑通常只与亲氮金属离子反应，在酸性介质中只与Pd²⁺、Hg²⁺、Cu²⁺等发生明显反应，是选择性良好的光度分析试剂（见表3）。

（4）本发明具有试剂制备方法简单、易合成、试剂稳定的特点。在表面活性剂存在下，可用于在酸性介质中Cu²⁺的光度分析检测。对于Cu²⁺的检测具有响应速度快、选择性好、灵敏度高、测试体系稳定的特点。

2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑光度法测定食品中铜离子的含量。

实验方法，量取不多于15μg的Cu²⁺于25mL容量瓶中，加入3mLpH为3的HAc-NaAc缓冲溶液，3mL8.0g/L的Triton X-100溶液，2mL1.0g/L2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑溶液，用水稀释至刻度摇匀，5min后于680nm处用1cm比色皿，以试剂空白为参比，测定络合物的吸光度。

样品分析，按文献（微量元素表与健康研究，吕文英，2000，17（4）：46-47）方法，准确称取干燥后的样品2g，放入250mL烧杯中，加浓硝酸25mL，摇匀，置电热板上约200^oC消煮30min取下，冷却后，加HNO₃-HClO₄（3+1）混合酸15mL，继续加热并逐步提高温度，待消化物残留较少，消化液呈白色透明时，再升高温度使HClO₄分解。当剩有溶液约2mL时为止。冷却后用蒸馏水全部洗入25mL容量瓶，调pH为7左右后，加2mL10%的NH₄F溶液，用蒸馏水定溶，按实验方法测定，结果如表1所示。

表2为杂环偶氮类试剂光度法测Cu²⁺灵敏度比较结果。

表3为杂环偶氮类试剂光度法测Cu²⁺（5μg/25ml）选择性比较（相对误差±5%）。

表1样品中微量Cu²⁺的测定结果（n=5）

表2杂环偶氮类试剂光度法测Cu²⁺灵敏度比较

表3杂环偶氮类试剂光度法测Cu²⁺（5μg/25ml）选择性比较（相对误差±5%）

注：m-CPAQ：5-（3-羧基苯偶氮）-8-氨基喹啉；

5-NO₂-PAMB：2-（5-硝基-2-吡啶偶氮）-5-二甲氨基苯甲酸；

QADMAA：2-（2-喹啉偶氮）-5-二甲氨基苯甲酸；

ANN：1-（4-安替比林偶氮）-2-萘酚；

CPBSQ：5-（4-氯苯基偶氮）-8-苯基磺酰氨基喹啉；

DTAPABDP：2,6-二(2,4,6-三氨基-5-嘧啶偶氮)苯并（1,2-d；4,5-d）双噻唑（本发明）。

附图说明：

图1为本发明所述合成路线流程图。

具体实施方式：

实施例1、一种2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑（DTAPABDP），其分子结构式为：

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2,6-二(2,4,6-三氨基-5-嘧啶偶氮)苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑制备方法如下步骤：

（1）2,6-二氨基苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑的制备

在干燥的配有带干燥管的回流冷凝管、滴液漏斗的500mL三口瓶中，依次加入4,4´-对苯二胺10.81 g（0.1mol）、冰乙酸150mL和硫氰酸钾70g，室温下搅拌20min，然后量取10mL溴溶解在130mL冰乙酸中，加在反应混合物中，保持反应温度为45-55℃，继续搅拌反应24h后，将混合物倒入冷水中，在搅拌下向混合物中加入氨水，调节pH为8-9，静置，待溶液冷却后，抽滤，用水洗至中性，干燥，得粗品，粗产品溶解在热的DMF中陈化30min，冷却后过滤，用丙酮洗涤，得黄色针状晶体2,6-二氨基苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑15g；

（2）2,2´-[苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑腙基]双丙二腈制备

在搅拌的条件下，将9.66g（0.14mol）粉末状的NaNO₂加到90mL浓H₂SO₄和50mLH₂O的混合液中，保持温度≤10^oC，所得的亚硝基硫酸溶液用冰水浴冷却到-5℃，将15.56 g（0.07mol）2,6-二氨基苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑溶于160mLDMSO中，在冷却和不断搅拌下，将此溶液滴加到上述亚硝基硫酸溶液中，滴加完毕，在0-5℃继续搅拌1.5h，得深棕色的重氮盐，在低温保存备用；

将9.24g（0.14 mol）丙二腈溶于300mL乙醇中， 120gNaAc溶于150mL蒸馏水中。然后将上述溶液混合，冷却至0-5℃，搅拌下滴加到上述重氮盐溶液，反应液在冰浴中继续搅拌2h，析出沉淀，过滤，水洗，乙醇重结晶，得红色晶体2,2´-[苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑腙基]双丙二腈15 g；

（3）2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑的制备

将7.32 g（0.06mol）硝酸胍和12gNaOH溶解于400mL乙醇中，然后，滴加到11.29 g（0.03mol）2,2´-[苯并（1,2-d; 4,5-d）双噻唑腙基]双丙二腈溶于150mL乙醇中的溶液中，混合液回流反应10h，室温下放置过夜。过滤析出的沉淀，水洗，用DMF重结晶，得紫褐色固体2, 6-二（2, 4, 6-三氨基-5-嘧啶偶氮）苯并（1, 2-d; 4, 5-d）双噻唑8g。