一种铝离子受体化合物及其合成和应用的制作方法

本发明涉及一种铝离子受体化合物，本发明同时还涉及该铝离子受体化合物的合成和荧光识别al³⁺的方法，属于有机合成技术领域和阳离子检测技术领域。

背景技术

金属铝在地壳中所储藏的所有元素里的储量仅次于氧元素、硅元素，是地壳中储量最丰富的金属元素，约占地壳中元素总量的8%。人们对于铝元素的使用遍及现代社会的许多领域，铝的使用为人类社会的发展与进步提供了帮助。但是，铝的使用也造成了对人类社会和生态环境的破坏。铝元素主要以al³⁺离子的形式广泛分布在土壤，空气和水中。在日常生活中，人类通过食物，饮水等途径摄入铝。然而铝并不是人体所必需的元素，也不是人体所需的微量元素，但过高浓度的al³⁺离子会造成对人体免疫系统和中枢神经系统的破坏，引发红细胞低色素性贫血、生物酶活性降低、细胞衰亡等，导致阿兹海默症、帕金森症、老年痴呆等严重疾病。

传统的检测铝离子的方法主要有电化学分析法、原子吸收光度法、多功能质谱法等。但是这些传统的方法操作复杂，检测时间长，且对检测仪器有很高的要求，这就增加了传统检测铝离子方法的经济成本和时间成本。随着科技的进步，人们发明了荧光探针光学检测方法来实现对离子的检测，表现出快捷性、操作简便性、经济实用性等优点，在生命科学和分析领域得到了广泛的应用。因此，发展一类简单的、高选择性、高灵敏性的受体分子识别氟离子变得非常重要。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铝离子受体化合物；

本发明的另一目的是提供上述铝离子受体化合物的合成方法；

本发明的更一目的是提供上述铝离子受体化合物在荧光识别al³⁺中的具体应用。

一、铝离子受体化合物

本发明的一种铝离子受体化合物，化学名称为基于萘化合物的双酰腙，标记为jxm，其结构式为：

其中，萘环是一个很好的荧光基团且具有稳定的光学性能，双酰腙部分能够和金属al³⁺发生络合，为al³⁺的识别提供位点。

铝离子受体化合物jxm的合成：以乙醇作溶剂，冰醋酸作催化剂，间苯二甲酰肼与羟基萘甲醛为底物，加热回流反应一段时间，冷却，抽滤，洗涤，真空干燥，得淡黄色固体产物即为铝离子受体化合物jxm。

所述底物间苯二甲酰肼与羟基萘甲醛的摩尔比为1:2；所述回流反应是在80~85℃的油浴回流20~24h；所述冰醋酸的用量为底物总摩尔量的0.1~0.2%。

二、jxm对阳离子的的荧光识别

1、jxm对阳离子的荧光响应

分别移取0.5mljxm的dmso溶液（2×10^-4mol·l^-1）于一系列10ml比色管中，再分别加入al³⁺、mg²⁺、cr³⁺、cd²⁺、pb²⁺、ca²⁺、co²⁺、cu²⁺、ba²⁺、tb³⁺、eu³⁺的dmso溶液（4×10^-3mol·l^-1）0.5ml，用dmso稀释至5ml。此时jxm浓度为2×10^-5mol·l^-1，阳离子浓度为受体浓度的20倍。混合均匀，观察受体对各阳离子的响应。

发现，当在jxm的dmso溶液中分别加入上述阳离子的dmso溶液时，纯jxm的dmso溶液没有荧光，但是加入al³⁺后jxm的dmso溶液的荧光打开并且呈现蓝色荧光，而其它的阳离子都不能使jxm的荧光打开（如图1所示）。因此该传感器分子可以对al³⁺进行荧光打开专一性识别。

2、jxm对al³⁺的荧光滴定

为了研究受体分子jxm对al³⁺的络合能力，我们进行了荧光滴定。当向主体溶液中加入al³⁺时，随着离子浓度的不断增加，荧光光谱在456nm和484nm处出现了两个新峰，并且随着al³⁺的加入而逐渐上升。当al³⁺加到41倍当量时，荧光强度基本保持不变（如图2所示），并且最低检测限为9.5×10^-9m（如图3所示）。

3、jxm对al³⁺的抗干扰实验

为了研究其他金属离子对al³⁺荧光打开是否有干扰，我们对其进行了抗干扰研究。分别移取0.5ml受体和0.5mlal³⁺的dmso溶液（2×10^-4mol·l^-1）于一系列10ml比色管中,再分别加入mg²⁺、cr³⁺、cd²⁺、pb²⁺、ca²⁺、co²⁺、cu²⁺、ba²⁺、tb³⁺、eu³⁺的dmso溶液（4×10^-3mol·l^-1）0.5ml，用dmso稀释至5ml，测量其荧光强度。通过实验我们发现其它阳离子对al³⁺的荧光打开基本没有影响，说明al³⁺对其它阳离子有比较好的抗干扰性能（如图4所示）。

4、jxm和al³⁺的络合比的确定

为了确定受体分子jxm和al³⁺的络合比，分别移取受体的dmso溶液（2×10^-4mol·l^-1）和al³⁺的dmso溶液（2×10^-4mol·l^-1）于一系列10ml比色管中，并用dmso溶液稀释至5ml，使受体分子和al³⁺的浓度之比分别为0、0.05、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1，然后测量其荧光强度。图5为jxm和al³⁺的job曲线图。从图5我们可以看出在主客体之比为1:1时有一个拐点出现，说明主客体络合比为1:1。

5、jxm对al³⁺的识别机理

为了探究主客体识别的机理，我们做了主客体的核磁滴定。向jxm的d6-dmso溶液中（c=10mg/ml）分别加入0.1，0.5，1.0，1.5倍当量的al³⁺，并观察核磁氢谱峰的移动。图6为jxm加入al³⁺的核磁滴定（从下到上依次是纯的jxm，0.1，0.5，1.0，1.5倍当量的al³⁺以d6-dmso作为溶剂）。从核磁滴定我们可以看出，随着al³⁺的加入，使得jxm羟基上的氢质子hf逐渐消失，同时，芳环上的氢质子he，hc向高场移动。上述现象说明了主体jxm和al³⁺发生络合。

附图说明

图1为在jxm（c=2.0×10^-5mol/l）dmso溶液中，加入不同阳离子的荧光光谱图。

图2为jxm对al³⁺的荧光滴定。

图3为jxm对al³⁺的荧光滴定的最高点的荧光。

图4为jxm对al³⁺的抗干扰性能。

图5为jxm和al³⁺的job曲线图。

图6为jxm加入al³⁺的核磁滴定（从下到上依次是纯的jxm，0.1，0.5，1.0，1.5倍当量的al³⁺以d6-dmso作为溶剂）。

具体实施方式

实施例1、jxm的合成

取0.388g（2.0mmol）间苯二甲酰肼（j）于150ml的圆底烧瓶中，加入60ml乙醇，搅拌下缓慢加入0.688g（4mmol）羟基萘甲醛，1ml冰醋酸作催化剂，在油浴上加热至80℃，回流反应24h；待反应结束后冷却至室温，抽滤，所得固体用乙醇洗涤3~5次，然后在真空干燥箱中烘干，得（0.80g）淡黄色固体jxm。其合成式如下：

jxm:产率:80%;(m.p.大于220℃),¹hnnr(600mhz,d6-dmso),δ12.71(s,2,-oh),δ12.39(s,2h,-nh),δ9.52(s,2h,=ch),δ8.62(s,1h,arh),δ8.26-8.24(d,2h,j=12arh),δ8.23-8.21(d,2h,j=12arh),δ7.94-7.92(d,2h,j=12arh),δ7.89-7.88(d,2h,j=6arh),δ7.80-7.78(t,1h,j=12arh),δ7.62-7.59(t,2h,j=18arh),δ7.41-7.39(t,2h,j=12arh),δ7.24-7.23(d,2h,j=6arh)。

实施例2、jxm用于识别al³⁺

在jxm的dmso溶液（2×10^-4mol·l^-1）中，分别加入al³⁺、mg²⁺、cr³⁺、cd²⁺、pb²⁺、ca²⁺、co²⁺、cu²⁺、ba²⁺、tb³⁺、eu³⁺的dmso溶液（2×10^-4mol·l^-1），若jxm的dmso溶液荧光打开，并呈现蓝色荧光，说明加入的是al³⁺，若jxm的dmso溶液荧光没有打开，说明加入的是其他阳离子。