本發(fā)明涉及熒光探針領域，具體涉及一種熒光探針的合成方法及其在檢測硝基化合物等爆炸物中的應用。

背景技術：

近年來全球各地恐怖主義活動日益猖獗，比如2004年俄羅斯飛機爆炸案、2006年孟買列車爆炸案、2008年印度齋普爾爆炸案及2010年莫斯科地鐵爆炸案等，這是由于基于硝基化合物的爆炸性武器非常容易制造，但是它們卻可以造成巨大的危害和損失，尤其是在車站、機場等人口密集區(qū)。因此，發(fā)展高效靈敏的檢測硝基化合物等爆炸物的方法已成為關乎全球的安全問題而被提上日程。

目前，已經發(fā)展起來的檢測爆炸物的方法很多，如化學現(xiàn)場測試法、化學電阻法、便攜質譜法、氣相色譜質譜聯(lián)用法、氣相色譜-電子捕獲法、表面增強拉曼光譜法、核四極共振法、熱快中子分析法、離子遷移譜法和X-射線法等。然而，大部分的檢測方法成本投入較高，檢測過程過于復雜，這些因素都嚴重制約了某些方法在實際檢測中的應用。比如，化學現(xiàn)場測試法雖然檢測特異性很強但靈敏度不高，也無法實現(xiàn)遠程檢測；X-射線法能檢測出大量隱藏的爆炸性裝置，便攜質譜法能準確識別出爆炸物的化學結構，但其硬件密集型的特點降低了在復雜環(huán)境中的實用性。

熒光探針技術是有效檢測硝基化合物等爆炸物的手段之一，因為該技術相對來說技術性要求并不高，易于實用化，而且檢測靈敏度高，對諸多爆炸物分子甚至某些特定官能團都具有識別作用。目前，尚沒有基于2-乙炔基吡啶結構的五蝶烯醌類熒光探針的合成方法及應用，因此，本專利描述了該類熒光探針的合成方法及其在檢測硝基化合物等爆炸物中的應用。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能檢測硝基化合物等爆炸物的熒光探針的制備方法及應用，該熒光探針是以稠環(huán)芳烴制得的五蝶烯醌類化合物與2-乙炔基 吡啶鋰為原料合成的一種具有檢測硝基化合物等爆炸物功能的熒光探針。

本發(fā)明的目的是通過下述方式實現(xiàn)的：

一種具有檢測硝基化合物等爆炸物功能的熒光探針的合成方法，包括以下步驟：

(1)以稠環(huán)芳烴、乙酸和對苯醌為原料，合成得到三蝶烯醌類化合物Ⅱ；

(2)以稠環(huán)芳烴、乙酸、化合物Ⅱ和四氯苯醌為原料，合成得到五蝶烯醌類化合物Ⅲ；

(3)以2-乙炔基吡啶、正丁基鋰、正己烷和四氫呋喃為原料，合成得到2-乙炔基吡啶鋰，即化合物Ⅳ；

(4)以化合物Ⅲ、四氫呋喃和化合物Ⅳ為原料，合成得到熒光探針前體，即化合物Ⅴ；

(5)以化合物Ⅴ、氯化亞錫、乙酸和丙酮為原料，合成得到所需的熒光探針，即一種具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針，其結構通式Ⅰ如下：

通式Ⅰ中，R1～R4為H、烷基、芳基或含雜原子的取代基。R1～R4為烷基、芳基時，為C1～C20的烷基、芳基，優(yōu)選為C1～C10的烷基、芳基；R1～R4為含雜原子取代基時，為磺酸基、羧基、羥基、鹵素、氨基、胺基、烷氧基、氰基或硝基。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的 步驟(1)、(2)中的稠環(huán)芳烴為蒽或蒽取代物，取代基為烷基、芳基或含雜原子的取代基；取代基為烷基、芳基時，為C1～C20的烷基、芳基，優(yōu)選為C1～C10的烷基、芳基；取代基為含雜原子取代基時，為磺酸基、羧基、羥基、鹵素、氨基、胺基、烷氧基、氰基或硝基。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(1)中的反應條件為在三口燒瓶中加入稠環(huán)芳烴、乙酸和對苯醌，稠環(huán)芳烴與對苯醌的摩爾比為1:0.5～1:2；開動攪拌器，加熱回流4～10h,反應冷至室溫后，抽濾，濾渣用熱水洗滌，烘干后得化合物Ⅱ。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(2)中的反應條件為在三口燒瓶中加入稠環(huán)芳烴、乙酸、化合物Ⅱ和四氯苯醌，稠環(huán)芳烴與化合物Ⅱ的摩爾比為1:0.5～1:2；開動攪拌器，加熱回流30～40h,反應冷至室溫后，抽濾，濾渣用乙醚洗滌，烘干后得化合物Ⅲ。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(3)中的反應條件為在三口燒瓶中加入2-乙炔基吡啶和經無水無氧處理的四氫呋喃；開動攪拌器并使反應物冷卻至-10～0℃，在攪拌和氮氣保護下滴加含正丁基鋰的正己烷溶液，得含化合物Ⅳ的溶液。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(4)中的反應條件為在三口燒瓶中加入化合物Ⅲ和經無水無氧處理的四氫呋喃；開動攪拌器，在攪拌和氮氣保護下滴加(3)中得到的含化合物Ⅳ的溶液；室溫下反應10～20h,用稀鹽酸中和后，用氯仿萃取，有機相用無水Na2SO4干燥后蒸出氯仿，得化合物Ⅴ。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(5)中的反應條件為在圓底燒瓶中加入化合物Ⅴ和丙酮；開動攪拌器，滴加含有氯化亞錫的乙酸溶液；室溫下反應20～30h,將反應混合物過濾，濾渣用NaHCO3洗滌，而后用氯仿溶解，經無水硫酸鎂干燥后蒸出氯仿，得所需的熒光探針。

一種根據上述的合成方法制備的熒光探針。

根據上述的合成方法制備的熒光探針在檢測硝基化合物等爆炸物中的應用。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用將稠環(huán)芳烴制得的五蝶烯醌類化合物與2-乙炔基吡啶鋰反應來制備所需的熒光探針，該熒光探針的氯仿溶液在有硝基化合物存在時會發(fā)生熒光猝滅現(xiàn)象，并且猝滅程度隨著硝基化合物濃度的增加而增大。相比于現(xiàn)有的一些檢測技術，本發(fā)明中的熒光探針成本投入較少，合成路線簡單，后處理方便。

本發(fā)明所述熒光探針因其具有大的空腔結構而能夠有效結合硝基化合物，其富電子結構及硝基化合物的缺電子性能決定了二者結合后電荷發(fā)生部分耦合作用，導致熒光發(fā)生猝滅，從而起到檢測硝基化合物等爆炸物的作用。

附圖說明

圖1實施例1～5中合成熒光探針o-IPP的流程圖；

圖2實施例6中熒光探針o-IPP在加入不同濃度硝基苯10分鐘后用260nm光激發(fā)時的熒光光譜圖。

具體實施方式

實施例用于進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于實施例。

實施例1 三蝶烯醌的合成：

在100mL三口燒瓶中加入0.41g(2.30mmol)蒽、1.39g(12.86mmol)對苯醌和40mL乙酸。開動攪拌器，加熱回流6h,反應冷至室溫后，抽濾，濾渣用熱水洗滌，烘干后得0.37g(1.30mmol)三蝶烯醌，產率為56.6％。通過質譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認產物為三蝶烯醌。

實施例2 五蝶烯醌的合成：

在100mL三口燒瓶中加入0.18g(1.00mmol)蒽、0.28g(1.00mmol)三蝶烯醌、0.25g(1.00mmol)四氯苯醌和60mL乙酸。開動攪拌器，加熱回流36h,反應冷至室溫后，抽濾，濾渣用乙醚洗滌，烘干后得0.26g(0.57mmol)五蝶烯醌，產率為56.5％。通過質譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認產物為五蝶烯醌。

實施例3 2-乙炔基吡啶哩(化合物Ⅳ)的合成：

將10mL三口燒瓶置于冰水浴中并通氮氣，加入0.5mL(4.56mmol)2-乙炔基吡啶和5mL經無水無氧處理的四氫呋喃。開動攪拌器并使反應物冷卻至0℃，在攪拌和氮氣保護下逐滴滴加1.9mL濃度為2.7M的正丁基鋰/正己烷溶液，得含化合物Ⅳ的溶液。通過質譜確認產物中含化合物Ⅳ。

實施例4 熒光探針前體o-IPP precursor的合成：

在100mL三口燒瓶中加入0.25g(0.54mmol)五蝶烯醌和40mL經無水無氧處理的四氫呋喃。開動攪拌器，在攪拌和氮氣保護下逐滴滴加7mL實施例3中得到的含化合物Ⅳ的溶液。室溫下反應16h,用質量濃度為10％的稀鹽酸中和至pH＝7后，用氯仿萃取，有機相用無水Na₂SO₄干燥后蒸出氯仿，得0.25g(0.37mmol)o-IPP precursor，產率為69.4％。通過質譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認產物為o-IPP precursor。

實施例5 熒光探針o-IPP的合成：

在50mL圓底燒瓶中加入0.20g(0.30mmol)o-IPP precursor和5mL丙酮。開動攪拌器，滴加10mL濃度為0.1mol/L的氯化亞錫/乙酸溶液。室溫下反應24h,將反應混合物過濾，濾渣用飽和NaHCO₃溶液洗滌，而后用氯仿溶解，經無水硫酸鎂干燥后蒸出氯仿得0.12g(0.19mmol)熒光探針o-IPP,產率為63.0％。通過質譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認產物為o-IPP。

實施例6 o-IPP對硝基苯的熒光檢測：

將3mL濃度為10μM溶于氯仿的o-IPP探針溶液加入到1cm×1cm×4cm的比色皿中，而后分別加入不同體積的硝基苯使得其最終濃度分別為0、195μM、244μM、732μM、1220μM、1830μM、2440μM、3250μM，10分鐘后，激發(fā)光選用260nm，用熒光光譜儀測量工作液的熒光光譜如圖2所示。圖2表明，加入硝基苯后，在385nm處熒光顯著降低，并且隨著加入硝基苯量的增加，熒光猝滅現(xiàn)象越明顯，因而o-IPP可以實現(xiàn)對硝基苯的熒光檢測。

結論：由以上附圖和實施例可見，本發(fā)明所述熒光探針因其具有大的空腔結構而能夠有效結合硝基化合物，其富電子結構及硝基化合物的缺電子性能決定了二者結合后電荷發(fā)生部分耦合作用，導致熒光發(fā)生猝滅，從而起到檢測硝基化合物等爆炸物的作用。