一种二苯并噻吩衍生物及其制备方法与应用与流程

本发明属于有机化学领域，具体涉及一种二苯并噻吩衍生物及其制备方法与应用。

背景技术：

四氢呋喃是一种非常重要的有机化工原料和溶剂，它可以和水以任意比例互溶，所以工业中生产和使用的四氢呋喃往往含有不同含量的水。此外，部分不法企业在工业废水中偷排四氢呋喃，严重污染环境。所以水和四氢呋喃的比例含量检测显得尤为重要。目前测试四氢呋喃中含水量的方法有卡尔费休试剂法、密度瓶法、比重计法和蒸馏法等，但是往往适用范围窄或耗时过长。荧光化学传感器因其成本低廉，操作简单，可实时监测，高灵敏度和高选择性等一系列优点而一直成为化学、环境以及材料等领域的研究热点，并逐步向实用化迈进。目前，学术界和工业界使用荧光化学分析法进行定量时均采用荧光强度指标，而非发射波长。然而，荧光强度受环境(溶剂、温度、酸碱度等)的影响较大，不易形成线性关系。

技术实现要素：

本发明第一目的在于提供一种新型二苯并噻吩衍生物，以该二苯并噻吩衍生物为探针，利用荧光化学分析法并以荧光发射波长为指标测定四氢呋喃水溶液中的含水量；

本发明第二目的在于提供上述二苯并噻吩衍生物的制备方法；

本发明第三目的在于提供上述二苯并噻吩衍生物的应用。

本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种二苯并噻吩衍生物，为2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯，其化学结构式如下：

上述二苯并噻吩衍生物的制备方法，包括如下步骤：向反应容器中加入2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩醛、氰基乙酸甲酯、六氢哌啶和无水甲苯，在105-115℃下搅拌反应5-7小时，其中，2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩醛、氰基乙酸甲酯和六氢哌啶的物质的量比为(19-21):(21-23):1；反应结束后，将反应体系中有机溶剂浓缩，过滤，取滤饼，使用氯仿和石油醚混合溶剂重结晶即得。

优选地，制备方法中的反应条件为110℃下搅拌反应6小时。

优选地，制备方法中2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩醛、氰基乙酸甲酯和六氢哌啶的物质的量比为20:22:1。

优选地，制备方法中重结晶溶剂为体积比1:1的氯仿和石油醚混合溶剂。

上述二苯并噻吩衍生物作为探针在利用荧光化学分析法并以荧光最大发射波长为指标测定四氢呋喃水溶液水含量方面的应用。

优选地，荧光化学分析法中激发波长为400nm。

本发明的优点：

1、本发明2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯可以作为荧光检测的探针用于以荧光发射波长为指标检测四氢呋喃水溶中的含水量，线性范围宽，准确度高；

2、本发明提供的2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯制备方法简单，无需苛刻反应条件，易于操作，易于推广和大生产。

附图说明

图1为2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯氢谱图；

图2为含10^-4mol/l2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯的四氢呋喃溶液的紫外-可见吸收光谱图；

图3为含相同浓度2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯的不同含水量四氢呋喃水溶液的荧光检测光谱图(激发波长为400nm)；

图4为含相同浓度2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯的不同含水量四氢呋喃水溶液的荧光最大发射波长与含水量的拟合关系图。

具体实施方式

下面结合实施例具体介绍本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。实验中未详述的试验操作均为本领域技术人员所熟知的常规试验操作。

实施例1：2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯的制备

称取2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩醛(2.94g,10.0mmol)溶于装有100ml甲苯的圆底烧瓶，再分别加入氰基乙酸甲酯(1.09g,11.0mmol)和催化剂六氢哌啶(0.04g，0.5mmol)，噻吩醛、氰基乙酸甲酯和六氢哌啶的物质的量比为20:22:1。搅拌加热到110℃，并持续反应6小时。反应结束后，将反应体系中有机溶剂蒸馏去除二分之一，有黄色固体析出，过滤得粗产品，使用氯仿/石油醚＝1:1(体积比)重结晶，得黄色固体3.15g，即为2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯，产率为84％。

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ8.35(s,1h,ch＝c),8.21-8.18(m,2h,dibenzothiophene),7.91-7.88(m,1h,dibenzothiophene),7.87(d,1h,j＝4.1hz,thiophene),7.77-7.75(m,2h,dibenzothiophene+thiophene),7.54(t,1h,dibenzothiophene),7.52-7.50(m,2h,dibenzothiophene),3.94(s,3h,ch3)。相关核磁谱图如1所示。

实施例2：应用实施例，以上述二苯并噻吩衍生物作为检测探针

步骤1：工作曲线的绘制。将上述2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯溶于无水四氢呋喃配成10^-4mol/l溶液(母液)，其在四氢呋喃溶液中的紫外-可见吸收光谱如图2所示。配制10.00ml不同浓度梯度的四氢呋喃水溶液(含水量分别为0％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％)，使用移液管向每组四氢呋喃水溶液中加入0.25ml上述的母液，振荡，摇匀，测试在四氢呋喃-水溶液中的荧光滴定光谱如图3所示。随着含水量的增加，荧光发射强度呈线性增加(激发波长400nm)，呈现出聚集诱导发光特性；同时荧光最大发射波长亦呈线性增加。为避免环境干扰，选波长进行拟合，线性相关系数r为0.989，如图4所示，即为上述二苯并噻吩衍生物检测四氢呋喃中水含量的工作曲线。

步骤2：四氢呋喃中水含量试样测试。使用移液管移取10.00ml不同含水量的试样，向每组待测试样中加入0.25ml步骤1所述的母液，振荡，摇匀，与步骤1相同条件下测试其荧光光谱(激发波长400nm)，将所得的荧光最大发射波长代入步骤1所述的工作曲线，计算得出四氢呋喃中含水量，计算工作曲线计算值与实际值的偏差。结果如下表1所示。

表1测试试样四氢呋喃中含水量表

从表1可以看出，本发明方法计算值和实际值的偏差≤0.8％，准确度高。

根据实际测试需要，进一步优化实施例。配制10.00ml一定浓度梯度的四氢呋喃水溶液(含水量分别为0％、2％、4％、6％、8％、10％)，可专门测试含水量相对低的试样；配制10.00ml一定浓度梯度的四氢呋喃水溶液(含水量分别为60％、62％、64％、66％、68％、70％)，可专门测试含水量相对高的试样。

综上，本发明2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯可以作为荧光检测的探针用于以荧光发射波长为指标检测四氢呋喃水溶中的含水量，线性范围宽，准确度高；本发明提供的2-氰基-3-{2-[5-(4-二苯并[b,d]噻吩基)]噻吩基}丙烯酸甲酯制备方法简单，无需苛刻反应条件，易于操作，易于推广和大生产。

上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容，但本领域技术人员应当知道，不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。