含量的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明屬于超分子學(xué)科熒光檢測技術(shù)領(lǐng)域，利用氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子作為檢測二氧化碳的響應(yīng)型熒光探針，詳細(xì)論述了其制備方法以及在定量檢測人體呼出氣體中的二氧化碳含量方面的應(yīng)用。本發(fā)明所述的響應(yīng)二氧化碳的凝膠粒子熒光探針是以氰基苯乙烯類化合物為基礎(chǔ)的間苯二甲酰胺衍生物。本發(fā)明設(shè)計的凝膠粒子即時響應(yīng)型熒光探針制備方法簡單，檢測方法靈敏度高，操作容易，不依賴于大型儀器，可以實現(xiàn)對于人體呼出氣體中的二氧化碳含量的定量檢測，能夠大大降低能源消耗以及測試成本。
【專利說明】
氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子、制備方法及在檢測人 體呼出氣體中C〇2含量的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于超分子學(xué)科熒光檢測技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo) 發(fā)光凝膠粒子、制備方法及其在定量檢測人體呼出氣體中co 2含量方面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 我們?nèi)祟惷刻爝M(jìn)行的各種生理活動，如飲食、運動、工作、睡眠等，都需要呼吸系統(tǒng) 為我們提供支持。我們吸入氧氣，通過生理代謝產(chǎn)生二氧化碳，再呼出體外，這就構(gòu)成了我 們呼吸系統(tǒng)氣體循環(huán)的一個最基本的過程。生理環(huán)境中的二氧化碳?xì)怏w，產(chǎn)生于人體組織 的生理代謝過程中，通過血液運送到肺部，再呼出體外。呼出氣體中二氧化碳含量的這個指 標(biāo)，能夠反映出我們?nèi)梭w肺部的生理狀況，進(jìn)而反映出人體新陳代謝的水平，直接關(guān)系到個 人的健康好壞。
[0003] 分析人體呼出氣體中的二氧化碳含量，作為一種對人體生理健康狀況進(jìn)行分析的 無創(chuàng)傷的檢測手段，在醫(yī)療診斷過程中，它能直接反映出呼吸系統(tǒng)的健康狀況，能夠及時發(fā) 現(xiàn)并用于判斷相關(guān)呼吸道疾病的發(fā)生。而傳統(tǒng)的測試方法，如利用核磁技術(shù)得到二氧化碳 圖或是用紅外、電化學(xué)的方法分析二氧化碳的含量，都面臨著測試儀器昂貴，能耗高的問 題。加之測試時間長，這就造成了測試成本高昂，醫(yī)療費用昂貴的問題，不利于對患者的及 時對癥診療與健康水平的分析。
[0004] 因此，目前亟需要全新的檢測機理或技術(shù)手段來補充這一短缺。近些年來，一些新 型的針對二氧化碳進(jìn)行檢測的熒光光譜探針技術(shù)由于其具有很好的靈敏性與選擇性，能夠 對二氧化碳進(jìn)行快速響應(yīng)，而且技術(shù)產(chǎn)品簡單易得，價格低廉等特點受到大家廣泛的關(guān)注 與認(rèn)可。這些探針主要是利用二氧化碳與熒光探針之間的化學(xué)反應(yīng)帶來的熒光光譜的改變 或是利用二氧化碳與水產(chǎn)生碳酸導(dǎo)致體系中某一 pH敏感物的熒光光譜的改變來檢測二氧 化碳的，優(yōu)點包括:快速、靈敏等。但是在很多數(shù)情況下，對于通過化學(xué)反應(yīng)來進(jìn)行檢測的熒 光探針，由于其很難在固態(tài)進(jìn)行，而只能在溶液中發(fā)揮出很好的效果。而且它不能長時間存 放(容易跟空氣中的二氧化碳反應(yīng)，導(dǎo)致變質(zhì)），不方便運輸管理，所以無法進(jìn)行大規(guī)模推廣 使用。而對于利用二氧化碳與水產(chǎn)生碳酸導(dǎo)致熒光探針中某一 pH敏感物熒光光譜發(fā)生變 化的方法，水無法與二氧化碳反應(yīng)完全，也就是說二氧化碳不能完全轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓幔蟠蟮?降低了這些熒光探針的檢測效率以及檢測靈敏度。
[0005] 本發(fā)明技術(shù)針對上述所闡明的情況，基于一種全新的機理，通過超分子相互作用， 設(shè)計并提出利用氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子作為即時定量檢測人體呼出氣體中 二氧化碳含量的熒光探針。首先，這一檢測機理實現(xiàn)了對以往機理的突破與創(chuàng)新。再次，這 一技術(shù)產(chǎn)品的制備成本低廉、制備方法簡單、制備周期很短、檢測手段簡單、不需要大型儀 器、能夠大大降低能源消耗以及測試成本。第三，該技術(shù)產(chǎn)品對二氧化碳的響應(yīng)時間短，可 以實現(xiàn)對人體呼出氣體中二氧化碳含量的即時定量檢測。第四，這一技術(shù)產(chǎn)品可以制備成 為凝膠進(jìn)行密封貯存，方便與運輸管理，解決了以往溶液態(tài)探針不能長時間存放、難以運輸 管理、不便于推廣的缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對液體探針不能長時間存放、難以運輸管理、不便于推廣的 難題而開發(fā)出一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子。該粒子能夠以凝膠的形式（固體 軟材料)進(jìn)行密封貯存。
[0007] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的制備方 法。
[0008] 本發(fā)明的又一目的在于利用一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子作為即時 響應(yīng)二氧化碳熒光探針用于定量檢測人體呼出氣體中二氧化碳，該檢測過程具有響應(yīng)時間 短、檢測操作手段簡單、測試成本低等特點，解決了在定量檢測人體呼出氣體中二氧化碳含 量的傳統(tǒng)方法所存在的測試儀器昂貴、能耗高、測試時間長的技術(shù)問題。
[0009] 實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為：一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒 子，該氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子結(jié)構(gòu)通式如下所示：
[0011] 其中，辦是〇〇13、OC2H5、0C3H7、0C4H 9、OCsHn、OC12H25、0C16H33 或 t-Bu 中的一種，R2 是H、 0CH3、OC2H5、0C3H7或N(CH 3) 2中的一種，R3是H或CF3，其中，當(dāng)心為t-Bu時，R2、R 3不同時為H。
[0012] 實現(xiàn)本發(fā)明另一目的所采用的技術(shù)方案為:一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠 粒子的制備方法，其制備步驟如下：
[0013] 1)將間苯二甲酸類化合物加入到干燥的二氯甲烷中，繼續(xù)加入N，N-二甲基甲酰和 草酰氯，室溫劇烈攪拌，繼續(xù)加熱回流，減壓旋干溶劑，然后迅速將其溶解在干燥的二氯甲 烷中，制得二氯甲烷溶液；
[0014] 2)將氰基苯乙烯類化合物以及三乙胺溶解到干燥的二氯甲烷中，將其逐滴加入到 步驟1)制得的二氯甲烷溶液中，室溫攪拌，在氮氣保護(hù)下加熱回流，減壓旋干溶劑，用乙醇 和水反復(fù)洗滌產(chǎn)物，得到探針分子；
[0015] 3)將步驟2)制得的探針分子加入到有機溶劑中，得到黃色懸濁液，將黃色懸濁液 加熱到淡黃色澄清透明溶液，然后冷卻靜置，得到淺黃色凝膠，向該凝膠中加入二乙胺，快 速顛倒搖晃，靜置，得到凝膠粒子。
[0016] 其中，步驟1)中所述的間苯二甲酸類化合物與二氯甲烷的質(zhì)量體積比為O.llg~ 0.2g: 20mL，所述的間苯二甲酸類化合物與N，N-二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為0.11 g~0.2g: 1〇此，所述的間苯二甲酸類化合物與草酰氯的質(zhì)量體積比為O.llg~0.2g:92.8UxL，攪拌時 間為30分鐘，加熱回流時間為1小時;所述的間苯二甲酸類化合物，其結(jié)構(gòu)通式為：
[0018] 其中，辦是〇〇13、0〇2115、0〇3117、0〇4119、0〇81117、0(：121125、0(：161133或卜811中的一種。
[0019] 步驟2)中所述的丙烯腈類化合物與三乙胺的質(zhì)量體積比為：0.32g~0.41g: 0.20mL，攪拌時間為30分鐘，加熱回流時間為5小時;所述的氰基苯乙烯類化合物，其結(jié)構(gòu)通 式為：
[0021]其中，R2 是H、0CH3、OC2H5、0C3H7或 N( CH3) 2 中的一種，R3 是 H 或CF3。
[0022] 步驟3)中所述的探針分子與有機溶劑的質(zhì)量體積比為（14mg~55mg): (3200yL~ 4000yL)，所述的探針分子與二乙胺的質(zhì)量體積比為（14mg~55mg): (640yL~800yL)，所述 的有機溶劑選自溴苯、甲苯、乙腈中的一種。
[0023]優(yōu)選的，本發(fā)明所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的制備方法，其 制備步驟如下：
[0024] 1)將5-十六烷氧基間苯二甲酸0.20g加入到20mL干燥的二氯甲烷中，向其中加入 N，N-二甲基甲酰10此以及草酰氯92.81此，室溫劇烈攪拌30分鐘，繼續(xù)加熱回流1小時，減壓 旋干溶劑，然后迅速將其溶解在15mL干燥的二氯甲烷中，制得二氯甲烷溶液；
[0025] 2)將3-( 4-氨基-苯基)-2-苯基-丙烯腈0.32g以及三乙胺0.20mL溶解到30mL干燥 的二氯甲烷中，將其逐滴加入到步驟1)制得的二氯甲烷溶液中，室溫攪拌30分鐘，在氮氣保 護(hù)下加熱回流5小時，減壓旋干溶劑，用乙醇和水反復(fù)洗滌產(chǎn)物，得到探針分子；
[0026] 3)將步驟2)制得的14mg探針分子加入到4000此甲苯中，得到黃色懸濁液，在120°C 的油浴下將黃色懸濁液加熱到淡黃色澄清透明溶液，然后冷卻靜置，20分鐘后得到淺黃色 凝膠，向該凝膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃，靜置10分鐘，得到凝膠粒子。
[0027]實現(xiàn)本發(fā)明又一目的的技術(shù)方案為:一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子在 檢測人體呼出氣體中二氧化碳含量的應(yīng)用，用于即時定量檢測，所述即時定量檢測包括如 下步驟：
[0028] (1)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制
[0029]取權(quán)利要求1所述的凝膠粒子作為熒光探針放入熒光光譜儀中，向體系中逐漸通 入純的二氧化碳，以365nm作為激發(fā)波長，記錄每加入定量的二氧化碳后凝膠粒子在發(fā)射峰 455nm處的熒光強度I，以二氧化碳的量V為橫坐標(biāo)，發(fā)射峰熒光強度I455nm為縱坐標(biāo)繪制曲 線，并利用Origin軟件進(jìn)行線性擬合，得到其線性回歸方程，即得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，所述的 線性回歸方程為：I = 369 ? 38-235 ? 69V，其中0 < V<0 ? 8mL。
[0030] (2)人體呼出氣體中的二氧化碳含量的檢測
[0031]抽取目標(biāo)測試人員呼出的氣體，一次性加入到步驟（1)所述的凝膠粒子中，以 365nm作為激發(fā)波長，記錄凝膠粒子在發(fā)射峰455nm處的熒光強度，利用步驟（1)中的線性回 歸方程計算出二氧化碳的量，即可計算出目標(biāo)測試人員呼出的氣體中二氧化碳含量。
[0032]優(yōu)選的，所述的凝膠粒子具有如下結(jié)構(gòu)：
[0034] 特別的，還包括檢測限D(zhuǎn)L的測定步驟，所述檢測限D(zhuǎn)L由公式DL = 3〇/k計算得到，其 中0代表空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k表不線性回歸方程中的斜率。
[0035]本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下技術(shù)優(yōu)點：
[0036] 1、本發(fā)明基于一種全新的機理，通過超分子化學(xué)的相互作用，首次利用凝膠粒子 來檢測人體呼出的二氧化碳濃度，對以往機理進(jìn)行了很大的突破與創(chuàng)新。
[0037] 2、本發(fā)明通過"加熱冷卻法"制備即時響應(yīng)二氧化碳的凝膠粒子熒光探針，制備方 法簡單，制備成本低廉，生產(chǎn)周期短。
[0038] 3、本發(fā)明產(chǎn)品可以制備成為凝膠以后進(jìn)行密封貯存，方便運輸管理，解決了以往 溶液態(tài)探針不能長時間存放、難以運輸管理、不便于推廣的缺點。
[0039] 4、本發(fā)明制備的凝膠粒子熒光探針對二氧化碳的響應(yīng)時間短，可以實現(xiàn)對人體 呼出氣體中二氧化碳含量的即時定量檢測。
[0040] 5、本發(fā)明的凝膠粒子作為即時響應(yīng)二氧化碳的熒光探針對二氧化碳響應(yīng)的靈敏 度可以達(dá)到900ppm，很好地滿足對于人體呼出氣體中二氧化碳濃度的檢測。
[0041] 6、該發(fā)明產(chǎn)品不依賴于大型儀器，檢測操作手段簡單，能夠大大降低能源消耗以 及測試成本。
【附圖說明】
[0042]圖1為氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子(37)作為即時響應(yīng)二氧化碳的熒光探 針的熒光光譜隨著二氧化碳含量增加的變化圖。
[0043]圖2為凝膠粒子熒光探針(37)在455nm處的熒光強度對二氧化碳含量增加的變化 圖。
[0044]圖3為凝膠粒子熒光探針(37)在455nm處的熒光強度與二氧化碳含量的線性關(guān)系 曲線。
[0045] 圖4為凝膠粒子熒光探針(37)對于二氧化碳的響應(yīng)時間。
[0046] 圖5為凝膠粒子熒光探針(37)在加入2mL目標(biāo)測試人員呼出的氣體后的熒光光譜。
【具體實施方式】
[0047] 下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步地描述。
[0048]本發(fā)明一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子，結(jié)構(gòu)通式如下：
[0050]其中，辦是0〇13、OC2H5、0C3H7、0C4H 9、OCsHn、OC12H25、0C16H33 或 t-Bu 中的一種，R2 是H、 0CH3、OC2H5、0C3H7或N(CH 3) 2 中的一種，R3是 H或CF3。
[0051 ] 具體結(jié)構(gòu)式如下：











[0064]本發(fā)明利用上述氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子作為即時響應(yīng)二氧化碳的 熒光探針，其作用過程如下所示：
[0066]乙二胺能夠在室溫下十分高效快速地結(jié)合二氧化碳?xì)怏w分子生成離子液，同時電 離出氨基甲酸根陰離子。該探針通過利用具有AIE(聚集誘導(dǎo)發(fā)光)性質(zhì)的間苯二甲酰胺類 化合物與該陰離子的超分子相互作用，實現(xiàn)對間苯二甲酰胺類化合物聚集態(tài)的調(diào)控，即實 現(xiàn)凝膠粒子的存在與消失。由于AIE(聚集誘導(dǎo)發(fā)光)類物質(zhì)的熒光與其聚集的狀態(tài)是對應(yīng) 的關(guān)系，即凝膠粒子的狀態(tài)變化最終會導(dǎo)致探針熒光的改變。這種變化是基于上述超分子 相互作用產(chǎn)生的，區(qū)別于以往的檢測機理，實現(xiàn)了對檢測機理的突破與創(chuàng)新。盡管超分子 相互作用是一種弱相互作用，但是凝膠粒子本身的熒光性質(zhì)對于它卻十分敏感，因此本技 術(shù)產(chǎn)品具有很好的效果。
[0067]本發(fā)明實驗所用溶劑均購買于北京化學(xué)試劑廠(分析純）。藥品均購買于安耐吉化 學(xué)公司。加熱所用油浴為DF-101S即熱式磁力攪拌器，購買于河北潤聯(lián)科技開發(fā)有限公司。 實驗所用玻璃器皿購買于春博生物實驗器材廠。
[0068]本發(fā)明將通過以下實施例驗證本發(fā)明的有益效果：
[0069]實施例1:凝膠粒子19的制備
[0070] 將5-丁氧基間苯二甲酸(0.12g，0.49mmo 1)加入到20mL干燥的二氯甲烷中，向其中 加入N，N-二甲基甲酰胺（1 OyL，0 ? 13mmo 1)以及草酰氯（92 ? 8lyL，1 ? 08mmo 1)，室溫劇烈攪拌 30分鐘，繼續(xù)加熱回流1小時，減壓旋干溶劑，然后迅速將其溶解在15mL干燥的二氯甲烷中。 [0071]將 3-(4_ 氨基-苯基）-2_ 苯基-丙烯腈（0.328，1.46111111〇1)以及三乙胺（0.2011^， 1.46mmol)溶解到30mL干燥的二氯甲烷中，將其逐滴加入上面得到的二氯甲烷溶液中，室溫 攪拌30分鐘。在氮氣保護(hù)下加熱回流5小時，減壓旋干溶劑，用乙醇和水反復(fù)洗滌產(chǎn)物，得到 探針分子19(產(chǎn)率:85.7%)。元素分析:C，78.42 ;H，5.31 ;N，8.65。質(zhì)譜分析:642.2。上述分 析結(jié)果表明，獲得的產(chǎn)物為預(yù)計的產(chǎn)品。
[0072] 將20mg探針分子19加入到3200yL溴苯中，得到黃色懸濁液。在120攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入640yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子19。
[0073]實施例2:凝膠粒子20的制備
[0074]探針分子20的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料3_(4_氨基-苯基)_ 2-苯基-丙烯腈(0.32g，1.46mmol)替換成為3-(4_氨基-苯基)-2-(4_甲氧基-苯基)-丙烯腈 (0.37g，1.46mmol)(產(chǎn)率:80.2%)。元素分析:(：，75.15;11，5.364,8.00。質(zhì)譜分析 :702.1。 [0075] 將22mg探針分子20加入到4000yL溴苯中，得到黃色懸濁液。在120攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向 凝膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子20。
[0076]實施例3:凝膠粒子21的制備
[0077]探針分子21的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料3_(4_氨基-苯基)_ 2-苯基-丙稀臆(0.32g，1.46mmol)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4_乙氧基-苯基)-丙稀臆 (0.398，1.46謹(jǐn)〇1)(產(chǎn)率 :78.6%)。元素分析:(：，75.51;11，5.734,7.72。質(zhì)譜分析 :730.1。 [0078] 將22mg探針分子21加入到3200yL溴苯中，得到黃色懸濁液。在120攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入640yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子21。
[0079]實施例4:凝膠粒子22的制備
[0080]探針分子22的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料3_(4_氨基-苯基)_ 2-苯基-丙稀腈(0.32g，1.46mmol)替換成為3_(4_氨基-苯基)-2_(4_丙氧基-苯基)-丙稀腈 (0.41 8，1.46臟〇1)(產(chǎn)率:79.8%)。元素分析:(：，75.88;11，6.08 4,7.44。質(zhì)譜分析:758.2。 [00811 將24mg探針分子22加入到3800yL溴苯中，得到黃色懸濁液。在120攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入760yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子22。
[0082]實施例5:凝膠粒子24的制備
[0083]探針分子24的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料3_(4_氨基-苯基)_ 2-苯基-丙烯腈(0.328，1.46111111〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基）-2-(3,5-二-三氟甲基-苯 基)_ 丙烯腈(0.528，1.46_〇1)(產(chǎn)率:65.8%)。元素分析:(：，60.35 ;11，3.39 4,7.17。質(zhì)譜分 析:914.7〇
[0084] 將32mg探針分子24加入到3200yL溴苯中，得到黃色懸濁液。在120攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入640yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子24。
[0085]實施例6:凝膠粒子25的制備
[0086]探針分子25的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0.128,0.49!11111〇1)替換成為5-辛氧基間苯二甲酸(0.148,0.49111111〇1)(產(chǎn)率 :82.7%)。元 素分析:(：，78.99;11，6.014,8.08。質(zhì)譜分析:698.2。
[0087] 將24mg探針分子25加入到3600yL甲苯中，得到黃色懸濁液。在120攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入760yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子25。
[0088]實施例7:凝膠粒子26的制備
[0089] 探針分子26的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0 ? 12g，0 ? 49mmol)替換成為5-辛氧基間苯二甲酸（0 ? 14g，0.49mmol)。將3_(4_氨基-苯 基)-2_苯基-丙烯腈(0.328，1.46臟〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-甲氧基-苯基)-丙 烯腈(0.37 8，1.46!11111〇1)(產(chǎn)率:80.7%)。元素分析:(：，75.92 ;11，6.07 4,7.44。質(zhì)譜分析： 758.2〇
[0090] 將22mg探針分子26加入到3600iiL甲苯中，得到黃色懸濁液。在120攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入720yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子26。
[0091] 實施例8:凝膠粒子27的制備
[0092] 探針分子27的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0 ? 12g，0 ? 49mmol)替換成為5-辛氧基間苯二甲酸（0 ? 14g，0.49mmol)。將3_(4_氨基-苯 基)-2_苯基-丙烯腈(0.328，1.46臟〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-乙氧基-苯基)-丙 烯腈(0.39 8，1.46!11111〇1)(產(chǎn)率:77.9%)。元素分析:(：，76.24 ;11，6.32 4,7.17。質(zhì)譜分析： 786.4。
[0093] 將28mg探針分子27加入到4000此甲苯中，得到黃色懸濁液。在110攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子27。
[0094]實施例9:凝膠粒子28的制備
[0095]探針分子28的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0 ? 12g，0 ? 49mmol)替換成為5-辛氧基間苯二甲酸（0 ? 14g，0.49mmol)。將3_(4_氨基-苯 基)-2_苯基-丙烯腈(0.328，1.46臟〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-丙氧基-苯基)-丙 烯腈(0.41 8，1.46!11111〇1)(產(chǎn)率:76.3%)。元素分析:(：，76.58 ;11，6.614,6.92。質(zhì)譜分析： 814.7〇
[0096] 將24mg探針分子28加入到3500此甲苯中，得到黃色懸濁液。在110攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入700yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子28。
[0097]實施例10:凝膠粒子31的制備
[0098]探針分子31的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸（0 ? 12g，0 ? 49mmol)替換成為5-十二烷氧基間苯二甲酸（0 ? 17g，0 ? 49mmol)(產(chǎn)率： 72.4%)。元素分析:C, 79.52 ;H, 6.63 ;N, 7.46。質(zhì)譜分析:754.6。
[0099] 將26mg探針分子31加入到3900此甲苯中，得到黃色懸濁液。在100攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入780yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子31。
[0100] 實施例11:凝膠粒子32的制備
[0101] 探針分子32的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0 ? 12g，0.49mmol)替換成為5-十二烷氧基間苯二甲酸(0? 17g，0.49mmol)。將3_(4_氨基-苯基)-2_苯基-丙烯腈(0.32g，1.46mmOl)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-甲氧基-苯基)-丙烯腈(0.37g，1.46mmol)(產(chǎn)率 :70.2%)。元素分析:C，76.58;H，6.63;N，6.94。質(zhì)譜分析 ： 814.5〇
[0102] 將25mg探針分子32加入到3800yL甲苯中，得到黃色懸濁液。在100攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入760yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子32。
[0103] 實施例12:凝膠粒子33的制備
[0104] 探針分子33的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二 甲酸(0.12g，0.49mmol)替換成為5-十二烷氧基間苯二甲酸(0.17g，0.49mmol)。將3_(4_氨 基-苯基)-2_苯基-丙烯腈(0.32 8，1.46111111〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-乙氧基-苯 基)_ 丙烯腈(0.398，1.46臟〇1)(產(chǎn)率:68.8%)。元素分析:(：，76.88 ;11，6.89 4,6.71。質(zhì)譜分 析:842.4。
[0105] 將30mg探針分子33加入到4000此甲苯中，得到黃色懸濁液。在100攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子33。
[0106] 實施例13:凝膠粒子34的制備
[0107] 探針分子34的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0 ? 12g，0.49mmol)替換成為5-十二烷氧基間苯二甲酸(0? 17g，0.49mmol)。將3_(4_氨基-苯基)-2_苯基-丙烯腈(0.32g，1.46mmOl)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-丙氧基-苯基)-丙烯腈(0?41g，l?46mmol)(產(chǎn)率 :64?2%)。元素分析:C，77?14;H，7?ll;N，6?48。質(zhì)譜分析 ： 870.7〇
[0108] 將30mg探針分子34加入到3500yL甲苯中，得到黃色懸濁液。在100攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入700yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子34。
[0109] 實施例14:凝膠粒子37的制備
[0110] 探針分子37的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸（0 ? 12g，0 ? 49mmol)替換成為5-十六烷氧基間苯二甲酸（0 ? 20g，0 ? 49mmol)(產(chǎn)率： 85.7%)。元素分析:(：，80.09;11，7.18 4,6.85。質(zhì)譜分析:810.4。
[0111] 將14mg探針分子37加入到4000此甲苯中，得到黃色懸濁液。在90攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子37。
[0112] 實施例15:凝膠粒子38的制備
[0113] 探針分子38的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0 ? 12g，0 ? 49mmol)替換成為5-十六烷氧基間苯二甲酸（0 ? 20g，0.49 mmol)。將3_(4_氨 基-苯基)-2_苯基-丙烯腈(0.328，1.46111111〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-甲氧基-苯 基)_ 丙烯腈(0.378，1.46臟〇1)(產(chǎn)率:81.2%)。元素分析:(：，77.14 ;11，7.12 4,6.52。質(zhì)譜分 析:870.9。
[0114] 將14mg探針分子38加入到4000此甲苯中，得到黃色懸濁液。在90攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子38。
[0115] 實施例16:凝膠粒子39的制備
[0116] 探針分子39的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0.128,0.49_31)替換成為5-十六烷氧基間苯二甲酸(0.2(^，0.49_31)。將3-(4-氨基-苯基)-2_苯基-丙烯腈(0.32g，1.46mm Ol)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-乙氧基-苯基)-丙烯腈(0?39g，l?46mmol)(產(chǎn)率:80?8%)。元素分析 :C，77?42;H，7?34;N，6?29。質(zhì)譜分析： 898.8 〇
[0117] 將14mg探針分子39加入到3800此甲苯中，得到黃色懸濁液。在90攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入760yL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子39。
[0118] 實施例17:凝膠粒子40的制備
[0119] 探針分子40的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0.128,0.49_31)替換成為5-十六烷氧基間苯二甲酸(0.2(^，0.49_31)。將3-(4-氨基-苯基)-2_苯基-丙烯腈(0.32g，1.46mm Ol)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-丙氧基-苯基)-丙烯腈(0?41g，l?46mmol)(產(chǎn)率:81?2%)。元素分析 :C，77?67;H，7?55;N，6?10。質(zhì)譜分析： 927.0〇
[0120] 將16mg探針分子40加入到4000此甲苯中，得到黃色懸濁液。在90攝氏度的油浴中 將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。向凝 膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子40。
[0121] 實施例18:凝膠粒子43的制備
[0122] 探針分子43的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二 甲酸(0.12g，0.49mmol)替換成為5-叔丁基間苯二甲酸(0. llg，0.49mmol)。將3_(4_氨基-苯 基)-2_苯基-丙烯腈(0.328，1.46臟〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-甲氧基-苯基)-丙 烯腈(0.37 8，1.46!11111〇1)(產(chǎn)率:85.9%)。元素分析:(：，76.91 ;11，5.53 4,8.22。質(zhì)譜分析： 686.5。
[0123] 將52mg探針分子43加入到4000yL乙腈中，得到淡黃綠色懸濁液。在70攝氏度的油 浴中將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。 向凝膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子43。
[0124] 實施例19:凝膠粒子44的制備
[0125] 探針分子44的合成方法與探針分子19的合成方法相同，將原料5-丁氧基間苯二甲 酸(0 ? 12g，0 ? 49mmol)替換成為5-叔丁基間苯二甲酸（0 ? llg，0.49mmol)。將3-(4_氨基-苯 基)-2_苯基-丙烯腈(0.328，1.46臟〇1)替換成為3-(4-氨基-苯基)-2-(4-乙氧基-苯基)-丙 烯腈(0.39 8，1.46!11111〇1)(產(chǎn)率:84.2%)。元素分析:(：，77.22 ;11，5.87 4,7.90。質(zhì)譜分析： 714.4〇
[0126] 將55mg探針分子44加入到4000yL乙腈中，得到淡黃綠色懸濁液。在70攝氏度的油 浴中將懸濁液加熱到淡黃色澄清透明的溶液。然后冷卻靜置，約20分鐘后得到淺黃色凝膠。 向凝膠中加入SOOiiL二乙胺，快速顛倒搖晃幾次后，靜置10分鐘，得到凝膠粒子44。
[0127] 實施例20:選擇凝膠粒子37用于人體呼出氣體中二氧化碳含量的檢測
[0128] (1)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制：熒光發(fā)射光譜的檢測使用的是日本島津公司生產(chǎn)的 Shimadzu RF-5301PC熒光光譜儀。
[0129] 取3.5mL實施例13中所制得的凝膠粒子37于石英池中，并將它放入熒光光譜儀中。 設(shè)置激發(fā)波長為365nm，記錄下該凝膠粒子37的熒光光譜。再逐漸向其中加入二氧化碳，加 入的量分別為 〇mL，0 ? lmL，0 ? 2mL，0 ? 3mL，0 ? 4mL，0 ? 5mL，0 ? 6mL，0 ? 7mL，0 ? 8mL，0 ? 9mL，1 ? OmL， 1?lmL，1?2mL，1?3mL，1?4mL，1?5mL，1?6mL，1?7mL，1?8mL，1?9mL，2?OmL，2?lmL，2?2mL， 2?3mL，2?4mL，2?5mL，2?6mL，2?7mL，2?8mL，2?9mL，3?OmL，3?lmL，3?2mL，3?3mL，3?4mL， 3 ? 5mL，3 ? 6mL，3 ? 7mL，3 ? 8mL，3 ? 9mL，4 ? 0mL，4 ? lmL，4 ? 2mL。記錄每一次加入二氧化碳后凝膠 粒子37的熒光光譜，如圖1所示。該凝膠粒子37的發(fā)射峰出現(xiàn)在455nm處，隨著二氧化碳的 加入，該處的峰強度逐漸減弱，約加入到4.2mL二氧化碳后，凝膠粒子37的熒光光譜不再變 化。
[0130] 記錄每加入一定量的二氧化碳后凝膠粒子37在455nm處的熒光強度，以二氧化碳 的量為橫坐標(biāo)，熒光強度l455nffi為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)工作曲線，如圖2所示。進(jìn)一步利用Origin 軟件進(jìn)行線性擬合，得到線性回歸方程，如圖3所示，當(dāng)二氧化碳的量在0~0.8mL時，其線性 回歸方程為：I = 369.38-235.69V，R = 0.9986，其中I是指凝膠粒子37在455nm處的熒光強 度，V是指二氧化碳的量(mL)。
[0131 ] (2)檢測限的測定:凝膠粒子37的檢測限D(zhuǎn)L(detection limit)主要是指在給定范 圍內(nèi)（0~0.8mL)可以從樣品中檢測到的二氧化碳的最小量，具體是通過以下公式計算得 其中0代表空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k表示的是線性回歸方程的斜率仏= 235.69)，平行測量10次以上二氧化碳的量為OmL的凝膠粒子37熒光探針的熒光強度l4 55nm， 計算得到其標(biāo)準(zhǔn)偏差為〇。代入k，〇進(jìn)行計算，得到凝膠粒子37熒光探針對二氧化碳的檢測 限為 3.6*10-5M(900ppm)。
[0132] (3)響應(yīng)時間的測定:凝膠粒子對二氧化碳的響應(yīng)時間是衡量探針工作效率的一 個重要標(biāo)準(zhǔn)。此處利用Shimadzu RF-5301PC焚光光譜儀Time Course模式對其進(jìn)行測試。固 定激發(fā)波長為365nm，發(fā)射波長為455nm，迅速向凝膠粒子37中加入4mL二氧化碳，記錄其在 455nm處發(fā)射峰熒光強度的變化，如圖5所示。通過計算得出凝膠粒子37的半衰期(？)為5秒。
[0133] (4)凝膠粒子37對人體呼出氣體中二氧化碳含量的的定量檢測：收集目標(biāo)測試人 員呼出的氣體樣品，取其中2mL-次性加入到凝膠粒子37中。如圖5所示，用365nm作為激發(fā) 波長，記錄樣品此時在455nm處的熒光強度I為343.96。利用步驟(1)中標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的線性 回歸方程I = 369.38-235.69V，計算出測試樣品中二氧化碳的量V = 0.108mL，則此目標(biāo)測 試人員呼出氣體中單位體積的二氧化碳含量約為5.4%。
【主權(quán)項】
1. 一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子，其特征在于:所述的氰基苯乙烯類聚集 誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的結(jié)構(gòu)通式如下：其中，Ri是〇CH3、OC2H5、0C3H7、0C4H 9、OCsHn、OC12H25、OC16H33或 t-Bu 中的一種，R2是Η、OCH3、 OC2H5、0C3H7或N(CH3)2中的一種，R 3是H或CF3，其中，當(dāng)辦為t-Bu時，R2、R3不同時為Η〇2. -種制備如權(quán)利要求1所述的氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的方法，其特征 在于:制備步驟如下： 1) 將間苯二甲酸類化合物加入到干燥的二氯甲烷中，繼續(xù)加入Ν，Ν-二甲基甲酰和草酰 氯，室溫劇烈攪拌，繼續(xù)加熱回流，減壓旋干溶劑，然后迅速將其溶解在干燥的二氯甲烷中， 制得二氯甲烷溶液； 2) 將氰基苯乙烯類化合物以及三乙胺溶解到干燥的二氯甲烷中，將其逐滴加入到步驟 1)制得的二氯甲烷溶液中，室溫攪拌，在氮氣保護(hù)下加熱回流，減壓旋干溶劑，用乙醇和水 反復(fù)洗滌產(chǎn)物，得到探針分子； 3) 將步驟2)制得的探針分子加入到有機溶劑中，得到黃色懸濁液，將黃色懸濁液加熱 到淡黃色澄清透明溶液，然后冷卻靜置，得到淺黃色凝膠，向該凝膠中加入二乙胺，快速顛 倒搖晃，靜置，得到凝膠粒子。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的制備方法，其特 征在于:步驟1)中所述的間苯二甲酸類化合物與二氯甲烷的質(zhì)量體積比為O.llg~0.2g: 20mL，所述的間苯二甲酸類化合物與N，N-二甲基甲酰的質(zhì)量體積比為0.11 g~0.2g: 1 OyL， 所述的間苯二甲酸類化合物與草酰氯的質(zhì)量體積比為O.llg~〇.2g:92.81yL，攪拌時間為 30分鐘，加熱回流時間為1小時;所述的間苯二甲酸類化合物，其結(jié)構(gòu)通式為：其中，Ri是 〇CH3、OC2H5、0C3H7、0C4H 9、OCsHn、OC12H25、0C16H33或 t-Bu 中的一種。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的制備方法，其特 征在于:步驟2)中所述的丙烯腈類化合物與三乙胺的質(zhì)量體積比為： 0.32g~0.41g: 0.20mL，攪拌時間為30分鐘，加熱回流時間為5小時;所述的氰基苯乙烯 類化合物，其結(jié)構(gòu)通式為：其中，R2是Η、OCH3、OC2H5、0C3H7 或N (CH3) 2 中的一種，R3 是Η 或 CF3。5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的制備方法，其特 征在于：步驟3)中所述的探針分子與有機溶劑的質(zhì)量體積比為（14mg~55mg): (3200yL~ 4000yL)，所述的探針分子與二乙胺的質(zhì)量體積比為（14mg~55mg): (640yL~800yL)，所述 的有機溶劑選自溴苯、甲苯、乙腈中的一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子的制備方法，其特 征在于:制備步驟如下： 1) 將5-十六烷氧基間苯二甲酸0.20g加入到20mL干燥的二氯甲烷中，向其中加入Ν，Ν-二甲基甲酰l〇yL以及草酰氯92.8UiL，室溫劇烈攪拌30分鐘，繼續(xù)加熱回流1小時，減壓旋干 溶劑，然后迅速將其溶解在15mL干燥的二氯甲烷中，制得二氯甲烷溶液； 2) 將3-(4-氨基-苯基)-2-苯基-丙烯腈0.328以及三乙胺0.2〇11^溶解到3〇11^干燥的二 氯甲烷中，將其逐滴加入到步驟1)制得的二氯甲烷溶液中，室溫攪拌30分鐘，在氮氣保護(hù)下 加熱回流5小時，減壓旋干溶劑，用乙醇和水反復(fù)洗滌產(chǎn)物，得到探針分子； 3) 將步驟2)制得的14mg探針分子加入到4000yL甲苯中，得到黃色懸濁液，在120°C的油 浴下將黃色懸濁液加熱到淡黃色澄清透明溶液，然后冷卻靜置，20分鐘后得到淺黃色凝膠， 向該凝膠中加入800yL二乙胺，快速顛倒搖晃，靜置10分鐘，得到凝膠粒子。7. 如權(quán)利要求1所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子在檢測人體呼出氣體 中C02含量的應(yīng)用，其特征在于:用于即時定量檢測，所述即時定量檢測包括如下步驟： (1) 標(biāo)準(zhǔn)工作曲線的繪制 取權(quán)利要求1所述的凝膠粒子作為熒光探針放入熒光光譜儀中，向體系中逐漸通入純 的二氧化碳，以365nm作為激發(fā)波長，記錄每加入定量的二氧化碳后凝膠粒子在發(fā)射峰 455nm處的熒光強度I，以二氧化碳的量V為橫坐標(biāo)，發(fā)射峰熒光強度l4 55nm為縱坐標(biāo)繪制曲 線，并利用Origin軟件進(jìn)行線性擬合，得到其線性回歸方程，即得到標(biāo)準(zhǔn)工作曲線； (2) 人體呼出氣體中的C02含量的檢測 抽取目標(biāo)測試人員呼出的氣體，一次性加入到步驟（1)所述的凝膠粒子中，以365nm作 為激發(fā)波長，記錄凝膠粒子在發(fā)射峰455nm處的熒光強度，利用步驟（1)中的線性回歸方程 計算出二氧化碳的量，即可計算出目標(biāo)測試人員呼出的氣體中二氧化碳含量。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子在檢測人體呼出氣 體中C02含量的應(yīng)用，其特征在于:所述的凝膠粒子具有如下結(jié)構(gòu)：9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子在檢測人體呼出氣 體中C02含量的應(yīng)用，其特征在于:還包括檢測限D(zhuǎn)L的測定步驟，所述檢測限D(zhuǎn)L由公式DL = 3 σ/k計算得到，其中〇代表空白樣品的標(biāo)準(zhǔn)偏差，k表示線性回歸方程中的斜率。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氰基苯乙烯類聚集誘導(dǎo)發(fā)光凝膠粒子在檢測人體呼出 氣體中C02含量的應(yīng)用，其特征在于:所述的線性回歸方程為：1 = 369.38-235.69V，其中0< V<0.8mL〇
【文檔編號】C09K11/06GK105820812SQ201610322861
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年5月16日
【發(fā)明人】姜世梅, 馬瑤
【申請人】吉林大學(xué)