一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器及其制備方法，制備方法是以三(苯并咪唑)苯、鹵代烴等為原料，通過簡(jiǎn)單易行的N-烷基化取代等步驟，合成針對(duì)爆炸性硝基芳香化合物（特別是苦味酸）高選擇性、高靈敏性檢測(cè)的熒光化學(xué)傳感器，其可在紫外燈下利用熒光猝滅溶液中和固態(tài)下可視檢測(cè)苦味酸；本發(fā)明首次提出基于熒光猝滅檢測(cè)硝基芳香化合物的三(苯并咪唑)苯類新型化學(xué)傳感器的結(jié)構(gòu)與合成路線，并優(yōu)選出反應(yīng)物配比、反應(yīng)溫度、時(shí)間、催化劑、溶劑等技術(shù)條件，其操作簡(jiǎn)單，所制得的三(苯并咪唑)苯類新型化學(xué)傳感器可多種方式高選擇性、高靈敏性地檢測(cè)爆炸性硝基芳香化合物，特別是苦味酸。
【專利說明】一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于硝基芳烴類爆炸物的檢測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器及其制備方法。
【背景技術(shù)】[0002]由于爆炸性硝基芳環(huán)化合物(NAC)對(duì)安全、環(huán)境和健康造成了很多不良的影響，特別是反恐、非金屬地雷探測(cè)、環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)等需求急劇增加，使NAC的微痕量檢測(cè)受到重視，亟需開發(fā)低成本、高效率、簡(jiǎn)便易行、選擇性強(qiáng)、快速靈敏的檢測(cè)方法。其中，高靈敏性和選擇性熒光檢測(cè)法近年來備受關(guān)注。但是，目前涉及基于有機(jī)小分子熒光高靈敏性和選擇性地固態(tài)檢測(cè)NAC，特別是苦味酸(PA)的化學(xué)傳感器的報(bào)道很少。
[0003]值得注意的是，這些有機(jī)小分子的種類非常有限，主要是線型[Bhalla V, Gupta
A,Kumar M, Rao D S, Prasad S K.ACS Appl.Mater.1nter.2013, 5 (3): 672-679 ; BhallaV, Gupta A, Kumar M.0rg.Lett.2012, 14(12):3112-3115; Roy B, Bar A K, Gole
B,Mukherjee P S.J.0rg.Chem.2013，78 (3): 1306-1310]或面型[Vi j V, Bhalla V, KumarM.ACS Appl.Mater.1nter.2013, 5(11): 5373-5380 ;Bhalla V, Arora H, Singh H, KumarM.Dalton Trans.2013, 42 (4)，969-974]的苯并芳烴及其衍生物。
[0004]不僅如此，而且這些有機(jī)小分子在合成方面，或多或少存在著合成原料昂貴、合成路線復(fù)雜、目標(biāo)化合物產(chǎn)率低，以及使用昂貴的Pd催化劑等不足。
[0005]相比之下，易于合成的苯并咪唑類衍生物在生物醫(yī)藥、化學(xué)傳感器、超分子化學(xué)、光電材料、阻燃劑等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，但有關(guān)多苯并咪唑利用其熒光性能應(yīng)用于化學(xué)傳感器的報(bào)道很少，特別是在NAC檢測(cè)方面尚未見有相關(guān)的報(bào)道。
[0006]鑒于此，本申請(qǐng)以三(苯并咪唑)苯、鹵代烴等為原料，通過簡(jiǎn)單易行的N-烷基化取代等步驟，首次合成了針對(duì)爆炸性硝基芳香化合物(特別是PA)高選擇性、高靈敏性檢測(cè)的三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中基于有機(jī)小分子熒光高靈敏性和選擇性地固態(tài)檢測(cè)NAC，特別是PA的化學(xué)傳感器不易制備、種類較少等缺陷，提供一種用于硝基芳烴類爆炸物檢測(cè)的三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器及其制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，目標(biāo)化合物結(jié)構(gòu)變化多樣，效果明顯，具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。
[0008]一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，以三(苯并咪唑)苯類化合物和鹵代烴等為原料，通過簡(jiǎn)單易行的N-烷基化取代等步驟，制得多種方式高選擇性、高靈敏性地檢測(cè)爆炸性硝基芳香化合物(特別是苦味酸)的三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器，即用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器，其可在紫外燈下利用熒光猝滅溶液中和固態(tài)下可視檢測(cè)PA。
[0009]所述制備方法具體包括如下步驟:
[0010](I)N-烷基化取代:將鹵代烴與三(苯并咪唑)苯類化合物在有機(jī)溶劑中混合后，加入堿性固體催化劑，回流反應(yīng)；其中所述鹵代烴與三(苯并咪唑)苯類化合物的物質(zhì)的量比為6~2: I ;所述堿性固體催化劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀或氫化鈉中的一種或二種，所述堿性固體催化劑與三(苯并咪唑)苯類化合物的物質(zhì)的量比為8~4: I ；
[0011](2)反應(yīng)結(jié)束后，用乙酸乙酯溶解、轉(zhuǎn)移，水洗多次后取有機(jī)相，無水硫酸鎂干燥，旋掉溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析分離，得到三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器，即用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器。
[0012]上述制備方法中，步驟(1)中，所述反應(yīng)的反應(yīng)溫度為O~100°C，反應(yīng)時(shí)間為4~20小時(shí)。 [0013]上述制備方法中，在步驟(1)中，所述反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50~100°C，反應(yīng)時(shí)間為8~15小時(shí)，反應(yīng)溶劑為乙腈、二甲亞砜、四氫呋喃、乙酸乙酯或甲苯中的一種或二種。
[0014]上述制備方法中，當(dāng)進(jìn)行步驟(1) N-烷基化取代反應(yīng)所用鹵代烴為炔丙基溴時(shí)，所得含端炔基三(苯并咪唑)苯類化合物還繼續(xù)與烷基疊氮化物在有機(jī)溶劑中，使用一價(jià)銅鹽催化劑通過Click反應(yīng)，再通過步驟(2)制備得到其他的三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器。
[0015]上述制備方法中，所述Click反應(yīng)的反應(yīng)溫度為O~100°C，所述反應(yīng)時(shí)間為28~65小時(shí)。
[0016]上述制備方法中，所述烷基疊氮化物與含端炔基三(苯并咪唑)苯類化合物的物質(zhì)的量比為6~3: 1，所述Click反應(yīng)的反應(yīng)溫度為20~80°C，反應(yīng)時(shí)間為38~60小時(shí)，反應(yīng)溶劑為乙腈、二甲亞砜、四氫呋喃、乙酸乙酯或甲苯中的一種或二種；所述銅鹽催化劑為一價(jià)銅鹽催化劑或由二價(jià)銅鹽與還原劑混合制備得到的物質(zhì)，其中一價(jià)銅鹽催化劑為CuI, CuCl或CuBr，其中，所述二價(jià)銅鹽為醋酸銅、硫酸銅或氯化銅中的一種，所述還原劑為銅粉或維生素C鈉鹽。
[0017]上述制備方法中，所述三(苯并咪唑)苯類化合物原料具有如下結(jié)構(gòu)式:
[0018]
【權(quán)利要求】
1.一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，以三(苯并咪唑)苯類化合物和鹵代烴為原料，通過N-烷基化取代反應(yīng)，制得檢測(cè)爆炸性硝基芳香化合物的三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器，即用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)N-烷基化取代:將鹵代烴與三(苯并咪唑)苯類化合物在有機(jī)溶劑中混合后，加入堿性固體催化劑，回流反應(yīng)；其中所述鹵代烴與三(苯并咪唑)苯類化合物的物質(zhì)的量比為6~2:1 ;所述堿性固體催化劑為氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鉀或氫化鈉中的一種或二種，所述堿性固體催化劑與三(苯并咪唑)苯類化合物的物質(zhì)的量比為8~4:1 ; (2)反應(yīng)結(jié)束后，用乙酸乙酯溶解、轉(zhuǎn)移，水洗多次后取有機(jī)相，無水硫酸鎂干燥，旋掉溶劑，粗產(chǎn)品經(jīng)柱層析分離，得到三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器，即用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述反應(yīng)的反應(yīng)溫度為O~100°C，反應(yīng)時(shí)間為4~20小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，在步驟(1)中，所述反應(yīng)的反應(yīng)溫度為50~100°C，反應(yīng)時(shí)間為8~15小時(shí)，反應(yīng)溶劑為乙腈、二甲亞砜、四氫呋喃、乙酸乙酯或甲苯中的一種或二種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，當(dāng)進(jìn)行步驟(1)N-烷基化取代反應(yīng)所用鹵代烴為炔丙基溴時(shí)，所得含端炔基三(苯并咪唑)苯類化合物還繼續(xù)與烷基疊氮化物在有機(jī)溶劑中，使用一價(jià)銅鹽催化劑通過Click反應(yīng)，再通過步驟(2)制備得到其他的三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，所述Click反應(yīng)的反應(yīng)溫度為O~100°C，所述反應(yīng)時(shí)間為28~65小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，所述烷基疊氮化物與含端炔基三(苯并咪唑)苯類化合物的物質(zhì)的量比為6~3: 1，所述Click反應(yīng)的反應(yīng)溫度為20~80°C，反應(yīng)時(shí)間為38~60小時(shí)，反應(yīng)溶劑為乙腈、二甲亞砜、四氫呋喃、乙酸乙酯或甲苯中的一種或二種；所述銅鹽催化劑為一價(jià)銅鹽催化劑或由二價(jià)銅鹽與還原劑混合制備得到的物質(zhì)，其中一價(jià)銅鹽催化劑為Cu1、CuCl或CuBr，其中，所述二價(jià)銅鹽為醋酸銅、硫酸銅或氯化銅中的一種，所述還原劑為銅粉或維生素C鈉鹽。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，所述三(苯并咪唑)苯類化合物原料具有如下結(jié)構(gòu)式:
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種用于硝基芳烴爆炸物熒光猝滅檢測(cè)的化學(xué)傳感器的制備方法，其特征在于，所述烷基疊氮化物為飽和直鏈末端疊氮化物CnH2n+1N3，其中n=4-12。
10.由權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述制備方法制備得到三(苯并咪唑)苯類新型熒光化學(xué)傳感器。
【文檔編號(hào)】C07D403/14GK103739555SQ201410009436
【公開日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2014年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月8日
【發(fā)明者】汪朝陽, 熊金鋒 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)