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        一種新希夫堿的合成及其熒光性質(zhì)研究*

        2022-07-13 07:39:26劉巧茹王靜霞李偉利曹可生
        廣州化工 2022年12期
        關(guān)鍵詞:希夫氨基波長

        劉巧茹,王靜霞,李偉利,曹可生

        (平頂山學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,河南 平頂山 467036)

        希夫堿類化合物因其分子中所含亞氨基(-C=N-)的氮原子存在未成鍵的孤電子對,可以與許多金屬離子絡(luò)合形成配位化合物,被廣泛應(yīng)用在配位化學(xué)領(lǐng)域,受到化學(xué)研究者的關(guān)注[1]。研究發(fā)現(xiàn),希夫堿化合物不僅在配位化學(xué)、分析化學(xué)等方面具有重要應(yīng)用[2],在塑料、染料工業(yè)、催化材料、光學(xué)和液晶技術(shù)中也具有重要地位[3-4]。部分希夫堿具有抗癌、消炎、殺菌、抗氧化性等生物活性,使其合成及應(yīng)用在醫(yī)藥領(lǐng)域也得到高度重視[5]。

        希夫堿分子中存在的碳氮雙鍵在受到激發(fā)時易發(fā)生異構(gòu)化而產(chǎn)生熒光,當金屬離子與其絡(luò)合后會使分子異構(gòu)化受阻從而使熒光性質(zhì)發(fā)生改變。近年來,熒光分子探針在環(huán)境監(jiān)測、重金屬離子分析、生物分析及藥物檢測方面的應(yīng)用引起了較廣泛的關(guān)注[6]。4,4′-二氨基二苯醚可用于制備耐熱性塑料的交聯(lián)劑,也是一種醫(yī)藥中間體,其合成方法及應(yīng)用已有一定的研究[7],但對于其希夫堿衍生物的合成及應(yīng)用研究尚未見文獻報道。課題組對希夫堿的合成及其熒光性質(zhì)已有所了解[8]。本文在前期研究的基礎(chǔ)上,以4,4′-二氨基二苯醚原料合成了一種新的希夫堿,并對其熒光性質(zhì)進行了初步分析,旨在為開發(fā)新的熒光材料、熒光分子探針方面的進一步研究提供借鑒。

        1 實驗部分

        1.1 儀器與試劑

        儀器:TENSOR 37傅里葉變換紅外光譜儀,德國Bruker公司;AVANCE Ⅲ 400核磁共振波譜儀,德國Bruker公司; Vario macro Cube CHNSO元素分析儀,德國元素分析系統(tǒng)公司; F-7000分子熒光光譜儀,日本日立高新技術(shù)公司;DF-101S恒溫加熱磁力攪拌器,河南予華儀器有限公司。

        試劑:4,4′-二氨基二苯醚,2-羥基-1-萘甲醛; Ni(NO3)2·6H2O,Pb(NO3)2·6H2O,Zn(NO3)2·6H2O, Cu(NO3)2·3H2O,Ce(NO3)3·6H2O,AgNO3,N,N-二甲基甲酰胺(DMF),所用試劑均為分析純;超純水為學(xué)院制水機自制。

        1.2 標題化合物的合成

        1.2.1 實驗原理

        醛和氨基化合物發(fā)生親核加成-消除反應(yīng)生成希夫堿。反應(yīng)方程式如下:

        1.2.2 實驗過程

        精密稱取1.7227 g(10 mmol)2-羥基-1-萘甲醛和1.0012 g(5 mmol)4,4’-二氨基二苯醚,置于100 mL燒瓶中,加入 30 mL DMF,磁力攪拌下,設(shè)置溫度90 ℃,加熱反應(yīng)4 h,得土黃色懸濁液。冷卻后將反應(yīng)混合物過濾、洗滌、干燥,得土黃色粉末狀固體2.118 g,產(chǎn)率83.3%。熔點(m.p.):180.9 ℃。IR(KBr壓片)ν/cm-1:3446.32,3010.95,1622.90,1542.88,1498.71,1448.46,1406.14,1349.16,1312.68,1234.07,1165.45,1086.49,967.98,828.89,756.04。1H NMR(CDCl3,400 MHz)δ:9.346(s,2H),8.136(d,2H),7.833~7.737(m,2H),7.542 (m,2H),7.347~7.325(m,2H),7.139~7.116(m,2H),7.046~7.024(m,2H),6.943~6.921(m,2H),6.837~6.815(m,4H),6.745~6.723(m,2H),6.672~6.650(m,2H)。元素分析C34H24N2O3:實驗值(計算值)/%:C,83.23(83.30);H,4.79(4.76);N,5.49(5.51); O,9.38(9.44)。

        1.3 希夫堿的熒光性質(zhì)測定

        1.3.1 溶液的配制

        精密稱取一定質(zhì)量的希夫堿,采用逐級稀釋的方法配制濃度為1×10-5mol/L的DMF溶液,并用超純水為溶劑,分別配制濃度為1×10-5mol/L的Ag+、Ni2+、Pb2+、Cu2+、Ce3+、Zn2+等金屬離子溶液。

        1.3.2 熒光光譜檢測

        移取一定體積的希夫堿溶液于比色皿中,在240~400 nm范圍內(nèi),通過改變激發(fā)波長檢測發(fā)射光譜,對比得出該希夫堿的最佳熒光發(fā)射曲線,得到其最佳激發(fā)波長數(shù)據(jù)。以此為激發(fā)波長測定希夫堿配體的熒光發(fā)射光譜,再用移液槍逐次定量加入配制好的金屬離子溶液,測定每種金屬離子加入到希夫堿溶液后的熒光發(fā)射光譜數(shù)據(jù)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 標題希夫堿與不同金屬離子作用后的熒光性質(zhì)

        按1.3所述方法,測得標題化合物的最佳激發(fā)波長為 280 nm。選擇280 nm作為激發(fā)波長,對標題化合物(L)及其與不同金屬作用后的熒光性質(zhì)進行檢測,結(jié)果如圖1所示。

        圖1 標題化合物(L)與不同金屬離子作用后的熒光發(fā)射光譜圖Fig.1 Fluorescence spectra of the title complex(L) interacting with different metal ions

        由圖1可知,金屬離子的加入對標題化合物的熒光發(fā)射波長影響不大,但使其熒光強度發(fā)生了不同程度的改變,發(fā)射波長及最大熒光發(fā)射強度數(shù)據(jù)如表1所示。

        表1 標題化合物與不同金屬離子作用后的熒光數(shù)據(jù)Table 1 Fluorescence data for the title compound with different metal ions

        由表1可以看出,標題化合物的熒光發(fā)射波長在368~ 375 nm之間,最大熒光發(fā)射強度由大到小的順序為:Pb2+>Ag+>Ce3+>Zn2+>Cu2+>Ni2+>L。金屬離子的加入均使希夫堿的熒光發(fā)射強度增大,其中Pb2+使標題化合物的熒光強度增強最為顯著。

        2.2 標題希夫堿與Pb2+作用時的熒光光譜

        為了更深入研究標題化合物的在Pb2+作用下的熒光活性變化,對標題化合物(L)在不同濃度C0、C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7的Pb2+作用下的熒光性質(zhì)進行檢測,結(jié)果如圖2所示。其中C0為未加Pb2+時,C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7表示Pb2+濃度依次增大。

        圖2 標題化合物在不同濃度 Pb2+作用下的熒光光譜圖Fig.2 Fluorescence spectra of the title compound at different concentrations of lead ion

        從圖2可以看出,在未加Pb2+溶液時,標題化合物的熒光強度較低;隨著加入Pb2+濃度的增大,希夫堿的最大熒光強度呈現(xiàn)先增強后減弱的趨勢??梢姡S著Pb2+濃度的增大,希夫堿與金屬離子絡(luò)合反應(yīng)進行程度增大,當完全反應(yīng)時,熒光強度達最大值,繼續(xù)增加Pb2+濃度,由于配合物濃度相對減小使熒光強度反而略有減小。

        3 結(jié) 語

        由2-羥基-1-萘甲醛和4,4′-二氨基二苯醚反應(yīng)合成了一種新的希夫堿,對其與Ni2+、Pb2+、Cu2+、Ce3+、Ag+、Zn2+等作用時的熒光性質(zhì)進行了研究。熒光測試結(jié)果表明,金屬離子的加入對該希夫堿的熒光發(fā)射波長影響不大,但使其熒光強度發(fā)生了不同程度的改變,其中Pb2+使其熒光強度增強最為顯著。利用這個特點可以預(yù)測,該希夫堿與鉛離子形成的配合物可作為潛在的熒光材料,并有望應(yīng)用于Pb2+離子的識別方面的進一步研究。

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