本發(fā)明屬于陰離子檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種手性酰腙化合物及其稀土配合物的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

手性化合物廣泛存在于自然界，在自然科學(xué)和生命科學(xué)中具有重要作用。手性有機(jī)化合物和金屬離子通過配位作用得到的手性配合物可用于催化、分離、識別等領(lǐng)域，此類材料已經(jīng)引起了人們廣泛的研究興趣。近年來，人們致力于合成各種配合物用于離子檢測，但是利用手性信號的變化來檢測一些重要的陰離子卻研究較少。氟離子作為電負(fù)性最高、離子半徑最小的陰離子，廣泛存在自然界之中，也是人體必需的微量元素之一。適量氟離子的攝入對人體有益，如在牙膏或是水中加入適量的氟離子可以防止齲齒和骨質(zhì)疏松。但是，當(dāng)過量氟離子攝入時(shí)，又會引起氟中毒，嚴(yán)重者會導(dǎo)致氟斑牙和一系列骨質(zhì)疾病。在之前的工作中，人們已經(jīng)陸續(xù)發(fā)展了一系列檢測方法，諸如離子色譜法、熒光光譜分析法、電化學(xué)方法等(j.chromatogr.a(2007,114398–104；chem.commun.,2014,50,14021—14024；anal.chem.,2007,79,7005)，但其中許多檢測方法存在響應(yīng)時(shí)間久、操作相對繁瑣、成本相對昂貴、需要大型儀器作為支撐等缺點(diǎn)。因此，發(fā)展新的檢測方法和手段檢測氟離子顯得尤為重要，也是對現(xiàn)有檢測方法的重要補(bǔ)充。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種手性酰腙化合物及其稀土配合物的制備方法及應(yīng)用。其具體技術(shù)方案為：

一種手性酰腙化合物的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、合成中間體(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酸二甲酯：稱取(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酸1.72g置于50ml圓底燒瓶，加入20ml甲醇，濃硫酸1ml，40℃攪拌24h,旋蒸除去甲醇，加水少許后用二氯甲烷萃取后合并有機(jī)層，干燥，旋蒸除去有機(jī)溶劑得到無色油狀液體1.82g，產(chǎn)率91.0％；

步驟2、合成中間體(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酰肼：稱取(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酸二甲酯1.6g置于50ml圓底燒瓶，依次加入25ml甲醇，水合肼1.6ml，40℃下攪拌24h，出現(xiàn)白色固體，抽濾，依次用甲醇、乙醚洗滌，干燥的白色粉末0.98g，產(chǎn)率61.2％.熔點(diǎn)：202.5–203.5℃；

步驟3、合成目標(biāo)產(chǎn)物化合物1：稱取(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酰肼0.80g置于50ml圓底燒瓶，依次加入甲醇25ml，10ml的3-乙氧基-2-羥基苯甲醛1.36g的甲醇溶液，在40℃下攪拌6h,出現(xiàn)白色固體，抽濾，依次用甲醇、乙醚洗滌，干燥得白色固體1.6g，產(chǎn)率80.5％。熔點(diǎn)：247.6–248.5℃。

一種手性酰腙化合物的配合物的制備方法，包括以下步驟：

稱取24.8mg化合物1和lioh·h2o4.2mg置于25ml圓底燒瓶，加入3ml甲醇后攪拌5分鐘，再向其中加入六水合硝酸鑭22.0mg的甲醇溶液2ml，快速攪拌5分鐘后過濾，得到清液置于室溫緩慢揮發(fā)得到亮黃色晶體，產(chǎn)率65.0％；待晶體充分干燥后，元素分析實(shí)測值：c44.79,h4.25,n10.15；高分辨質(zhì)譜：實(shí)測值：864.8266，計(jì)算值:864.8264。

本發(fā)明所述手性酰腙化合物的配合物在氟離子檢測過程中的應(yīng)用。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明制備出的配合物的配體上含有酰腙基團(tuán)具有多齒配位特點(diǎn)，可以和稀土離子結(jié)合得到手性單一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的四核四螺旋配合物；利用配合物中配體上的nh與氟離子的氫鍵形成，從而可以實(shí)現(xiàn)手性配合物旋光信號對氟離子的旋光選擇性識別檢測。

附圖說明

圖1為化學(xué)結(jié)構(gòu)式，其中，圖1a手性酰腙化合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；圖1b手性稀土四核四螺旋配合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)；

圖2為手性稀土四核四螺旋配合物對溶液中f^-,cl^-,br^-,i^-,no3^-,bf4^-,clo4^-,n3^-,scn^-,f3cso3^-,hso4^-等離子的旋光響應(yīng)；

圖3為手性稀土四核四螺旋配合物對溶液中氟離子的圓二色光譜響應(yīng)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方案對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說明。

一種由化學(xué)式1表示的手性化合物制備由圖1表示的四核四螺旋稀土配合物手性識別氟離子的應(yīng)用，其特征在于所述應(yīng)用包括將所述化合物用于制備所述四核螺旋稀土配合物的配體，并且使所述化合物1與堿在溶液中與硝酸稀土反應(yīng)的到所述配合物，具體結(jié)構(gòu)如圖1。

配合物1對氟離子的旋光響應(yīng)識別：在溶液中存在f^-,cl^-,br^-,i^-,no3^-,bf4^-,clo4^-,n3^-,scn^-,f3cso3^-,hso4^-等離子時(shí)，通過檢測旋光儀檢測旋光值的變化，可以看到f^-能夠明顯改變配合物的旋光值。

配合物1對氟離子的圓二色光譜(cd)信號響應(yīng)識別：在溶液中存在f^-,cl^-,br^-,i^-,no3^-,bf4^-,clo4^-,n3^-,scn^-,f3cso3^-,hso4^-等離子時(shí)，通過檢測cd的變化，可以看到f^-能夠明顯改變配合物的cd信號。

一、手性酰腙化合物的制備

上述手性酰腙化合物的制備方法：以(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酸為起始原料，經(jīng)過第一步加硫酸催化酯化；第二步，以第一步產(chǎn)物為起始產(chǎn)物加入水合肼得到酰肼；第三步，以第二步產(chǎn)物為起始原料與鄰羥基苯甲醛衍生物反應(yīng)得到目標(biāo)產(chǎn)物1。

具體的一個目標(biāo)化合物的反應(yīng)步驟如下：

首先，按照下述步驟合成中間體(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酸二甲酯：稱取(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酸(1.72g,10mmol)置于50ml圓底燒瓶，加入20ml甲醇，濃硫酸1ml，40℃攪拌24h,旋蒸除去甲醇，加水少許后用二氯甲烷萃取后合并有機(jī)層，干燥，旋蒸除去有機(jī)溶劑得到無色油狀液體1.82g，產(chǎn)率91.0％。(c＝0.01gcm^-3，溶劑：甲醇)；¹hnmr(400mhz,cdcl3-d1):δ＝3.68(s,6h),2.58–2.65(m,2h),2.05–2.09(m,2h),1.79–1.81(m,2h),1.19–1.43(m,4h).¹³cnmr(100mhz,cdcl3-d1):δ＝175.55,51.82,44.81,28.94,25.22.esi,m/z:[m+na]⁺223.09。然后，按照下述步驟合成中間體(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酰肼，稱取(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酸二甲酯(1.6g，8mmol)置于50ml圓底燒瓶，依次加入25ml甲醇，水合肼(1.6ml，32mmol)，40℃下攪拌24h，出現(xiàn)白色固體，抽濾，依次用甲醇、乙醚洗滌，干燥的白色粉末0.98g，產(chǎn)率61.2％.熔點(diǎn)：202.5–203.5℃.(c＝0.01gcm^-3，溶劑：水)；¹hnmr(400mhz,d2o-d2):δ＝2.42–2.44(m,2h),1.78–1.87(m,4h),1.28–1.45(m,4h).¹³cnmr(100mhz,d2o-d2):δ＝176.55,45.17,29.39,24.91.esi,m/z:[m+h]⁺201.0。

之后，按照下述步驟合成目標(biāo)產(chǎn)物化合物1：稱取(1r,2r)-1,2-環(huán)己烷二甲酰肼(0.80g,4.0mmol)置于50ml圓底燒瓶，依次加入甲醇25ml，10ml的3-乙氧基-2-羥基苯甲醛(1.36g,8.2mmol)的甲醇溶液，在40℃下攪拌6h,出現(xiàn)白色固體，抽濾，依次用甲醇、乙醚洗滌，干燥得白色固體1.6g，產(chǎn)率80.5％。熔點(diǎn)：247.6–248.5℃.(鈉鹽形式na2l，c＝0.01gcm^-3溶劑：甲醇)；¹hnmr(400mhz,dmso-d6):δ＝11.72(d,j＝16.4hz,1.40h),11.14(s,0.6h),10.83(d,j＝21.6hz,1.4h),9.54(d,j＝21.2hz,0.6h),8.32(d,j＝22.0hz,2h),6.78–7.20(m,6h),4.02–4.08(m,4h),2.50–2.63(m,1.4h),1.79–2.05(m,4h),1.30–1.38(m,10h).¹³cnmr(100mhz,dmso-d6):δ＝175.57,171.01,170.69,147.44,147.20,147.10,146.73,146.50,146.32,141.65,121.11,120.39,119.48,119.08,115.20,114.17,64.22,44.11,43.88,41.58,29.72,28.49,25.47,25.20,14.90,14.83.esi,m/z:[m+na]⁺519.2217。

二、手性稀土四核四螺旋配合物的制備

其中一個具體的手性稀土四核四螺旋配合物的制備步驟：稱取化合物1(24.8mg，0.05mmol)和lioh·h2o(4.2mg,0.1mmol)置于25ml圓底燒瓶，加入3ml甲醇后攪拌5分鐘，再向其中加入六水合硝酸鑭(22.0mg,0.05mmol)的甲醇溶液2ml，快速攪拌5分鐘后過濾，得到清液置于室溫緩慢揮發(fā)得到亮黃色晶體，產(chǎn)率65.0％。待晶體充分干燥后，元素分析實(shí)測值：c44.79,h4.25,n10.15。高分辨質(zhì)譜：實(shí)測值：864.8266，計(jì)算值:864.8264。ir(kbr,cm^-1):3436(br),3226(m),3052(w),2975(w),2931(m),2860(w),1631(m),1605(vs),1556(s),1450(s),1384(vs),1304(s),1262(w),1219(vs),1174(m),1112(w),1096(w),1070(m),1044(w),938(w),891(m),855(w),740(s),641(w).

三、手性稀土四核四螺旋配合物對氟離子的手性識別

1.手性配合物對氟離子響應(yīng)的旋光測試：配置4mm的配合物甲醇溶液(以有機(jī)配體計(jì))，依次移取2ml配合物溶液置于10ml的透明玻璃小瓶中，共計(jì)12瓶，分別向其中加入2mmol的四丁基銨鹽(氟，氯，溴，碘，硝酸根，高氯酸根，疊氮，醋酸根，三氟甲磺酸根，硫氰根，四氟硼酸根)甲醇溶液后，震蕩1分鐘后，分別測量不同離子加入配合物溶液后的旋光值，只有加入氟離子后旋光值出現(xiàn)顯著變化，從不加入離子時(shí)的-630變?yōu)?1190(見圖2)。因此，可以通過測量配合物溶液的旋光值變化來作為一種檢測氟離子的方法。

2.手性配合物對氟離子響應(yīng)的圓二色光譜(cd)測試：配置0.5mm的配合物甲醇溶液(以有機(jī)配體計(jì))，移取2ml加入樣品池，測量得到配合物溶液的圓二色光譜圖，然后，加入不同量的四丁基氟化銨(0.25，0.5，0.75，1.0，2.0倍量)后測量配合物溶液的圓二色光譜的變化。cd的強(qiáng)度在254，308和400nm均隨氟離子加入逐漸降低，而位于235和280nm處的峰出現(xiàn)增強(qiáng)(圖3)。故可以通過測量配合物溶液的cd變化來作為一種檢測氟離子的方法。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可顯而易見地得到的技術(shù)方案的簡單變化或等效替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。