一种双三足超分子聚合物有机凝胶及其的制备和应用制造技术

本发明专利技术设计合成了一种双三足超分子聚合物有机凝胶，是在DMSO‑H

Preparation and application of a double three foot supramolecular polymer gel

【技术实现步骤摘要】
一种双三足超分子聚合物有机凝胶及其的制备和应用
本专利技术涉及一种超分子聚合物有机凝胶，尤其涉及一种由三足柱[5]芳烃衍生物（TP5）和三足季铵盐（TNB）通过氢键和C-H···π作用组装得到具有AIE荧光的超分子有机凝胶TP5-TNBG及其制备；本专利技术还涉及该双三足超分子聚合物有机凝胶检测水溶液中一系列金属离子的应用。
技术介绍
在化学、生物、环境等领域中，离子和分子扮演者重要的角色。铁（Fe），是构成人体的必不可少的元素之一。它是构成血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的重要成分，如果体内缺少铁，可影响血红蛋白、肌红白蛋的合成，铁主要以铁蛋白的形式储存在肝、脾和骨髓中。需要人群：妇女特别是孕妇需要补充铁质，但要注意妊娠期妇女服用过多铁剂会使胎儿发生铁中毒。铁在代谢过程中可反复被利用。除了肠道分泌排泄和皮肤、黏膜上皮脱落损失一定数量的铁（1mg/每日），几乎没有其它途径的丢失。铁本身不具有毒性，但当摄入过量或误服过量的铁制剂时也可能导致铁中毒；但铁的缺乏也可可引起很多生理上的变化，从而导致免疫力低下，智力降低和机体抗感染能力降低，影响机体体温调节能力，神经机能紊乱，工作效率降低等各种疾病，最常见的是缺铁性贫血。在重金属离子中，汞离子是对人体健康有负面影响的高毒性环境污染物，但大量的汞盐仍广泛应用于工业、化工和材料领域。同时，多种疾病与Hg2+离子的不良反应密切相关。汞由于对肾脏功能、免疫系统和中枢神经系统的严重损害，被认为是最有害的污染物之一。汞中毒以慢性为多见，主要发生在生产活动中，长期吸入汞蒸气和汞化合物粉尘所致。以精神-神经异常、齿龈炎、震颤为主要症状。大剂量汞蒸气吸入或汞化合物摄入即发生急性汞中毒。对汞过敏者，即使局部涂沫汞油基质制剂，亦可发生中毒。一种有毒物质，在正常生理情况下导致人体中毒的途径通常有三种，即通过呼吸道、消化道或皮肤黏膜吸收。当前的医学研究证实，金属汞主要以挥发为蒸气的形式经呼吸道吸收，金属汞及汞蒸气经皮肤吸收甚少，因此金属汞中毒的主要吸收途径是呼吸道，这种吸收是肉眼所无法觉察的过程。经食物摄入人体的汞量如今已达到20~30μg/日，严重污染地区甚至高达200~300μg/日﹐这给人类健康构成严重威胁。因此，检测生命体中的汞含量具有重要的意义。铜（Cu）主要功能为辅助造血，即催化血红蛋白的合成。铜不足可影响铁的吸收，从而导致血红蛋白合成减少。铜还是碳水化合物代谢中的催化剂，也是多种酶的活性组成部分。因此，缺铜将使体内重要的酶活性降低，并可导致骨骼生成障碍，造成骨质疏松。缺铜还可发生脱发症以及白化病等，如常见的白癜风就跟血清中缺少铜离子有关系。铜还以脑铜蛋白的形式存在于中枢神经系统，所以缺铜会影响脑发育。所以对它们的检测是至关重要的。目前，人们已经研发出多种对离子的检测方法，并且由于超分子荧光传感器具有反应快，选择性高，灵敏度高等优点，已经发展为离子识别的主要检测手段。柱芳烃是由对苯二酚或对苯酚醚通过亚甲基在苯环的对位连接而成的一类环状低聚物。自2008年Ogoshi为这种具有特别性质的大环分子命名至今，柱芳烃历经了从初步合成、结构探索，到进一步官能化、主客体络合性质探索、自组装研究等过程，发展迅猛，其在超分子主客体化学中的地位日益凸显。柱芳烃作为一种新型的大环主体化合物分子，具有多种超分子自主装驱动力。通过柱芳烃主客体自组装形成的超分子聚合物有机凝胶作为荧光传感器高灵敏检测离子的方法仍然存在巨大的潜力。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种双三足超分子聚合物有机凝胶及其制备方法；本专利技术的另一目的是提供上述双三足超分子聚合物有机凝胶对多种金属离子的荧光响应性和高灵敏检测性进行研究。一、双三足超分子聚合物有机凝胶本专利技术双三足超分子聚合物有机凝胶，是在DMSO-H2O体系中，以三足柱[5]芳烃（TP5）为主体凝胶因子，三足季铵盐（TNB）为客体凝胶因子，以1:1的摩尔比自组装络合得到的具有AIE荧光的超分子有机凝胶（TP5-TNBG）。其中，主体凝胶因子三足柱[5]芳烃（TP5）的结构式如下：主体凝胶因子三足柱[5]芳烃（TP5）的合成：在溶剂DMF中，对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃和均苯三甲酰肼以1:3.1~1:3.5的摩尔比，在100~105℃下反应20~25h，柱层析分离，得到白色晶状固体即为三足柱[5]芳烃超分子聚合物单体（TP5）。三足柱[5]芳烃超分子聚合物单体（TP5）的氢谱和质谱谱图分别见图1、2。客体凝胶因子三足季铵盐（TNB）的结构式如下：三足季铵盐（TNB）的合成：在溶剂DMF（N,N-二甲基甲酰胺）中，对羟基苯甲醛功能化的季铵盐和均苯三甲酰肼以1:3.1~1:3.5的摩尔比，在100~105℃下反应20~25h；反应产物用DMSO和乙酸乙酯重结晶，得到绿色晶状固体即为三足季铵盐超分子聚合物单体（TNB）。三足季铵盐超分子聚合物单体（TNB）的氢谱和质谱谱图分别见图3、4。双三足超分子聚合物有机凝胶的合成：主体凝胶因子三足柱[5]芳烃（TP5）和客体凝胶因子三足季铵盐（TNB）加热溶解于DMSO-H2O体系中，然后冷却至室温，得到稳定的超分子聚合物有机凝胶（TP5-TNBG），该超分子聚合物有机凝胶具有淡蓝色荧光。上述DMSO-H2O体系中，DMSO与H2O的体积比为2:1~1:1；在主客体凝胶因子在DMSO-H2O体系中的含量为4.0~5.5×10-5mol/ml。图5为TP5和TNB的部分浓度核磁图。其中（a）3.41×10-3MTP5+3.41×10-3MTNB；（b）6.82×10-3MTP5+6.82×10-3MTNB；（c）1.36×10-2MTP5+1.36×10-2MTNB；（d）2.05×10-2MTP5+2.05×10-2MTNB；（e）3.41×10-2MTP5+3.41×10-2MTNB。图5可见，H1，H2，H3，H8，H9，H10，Ha，Hc，He均向低场移动，H4，H5，Hb均向高场移动。说明超分子聚合物有机凝胶TP5-TNBG分子之间有π-π作用存在。从而证明超分子聚合物有机凝胶TP5-TNBG主要是通过π-π堆积作用的形式形成超分子有机凝胶。图6为TP5与TNB的部分核磁滴定图。其中（a）TP5；（b）含有同当量的TP5和TNB；（c）TNB。图6表明，主体TP5的H1，H2，H3质子峰均向低场移动，而客体TNB的Ha质子峰移向高场，这说明TNB的季铵盐基穿入到主体TP5空腔中。三、超分子聚合物有机凝胶TP5-TNBG的荧光响应性1、TP5-TNBG的荧光性能通过对超分子聚合物有机凝胶TP5-TNBG的荧光性能研究表明，超分子有机凝胶TP5-TNBG在DMSO-H2O体系中具有良好的溶解性与荧光发射性能。当激发波长为350nm时，超分子聚合物有机凝胶TP5-TNBG具有淡蓝色荧光（发射波长468nm）。2、TP5-TNBG对Fe3+、Cu2+、Hg2+的荧光识别性能在超分子聚合物有机凝胶（TP5-T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双三足超分子聚合物有机凝胶，是在DMSO-H

【技术特征摘要】
1.一种双三足超分子聚合物有机凝胶，是在DMSO-H2O体系中，以三足柱[5]芳烃TP5为主体凝胶因子，三足季铵盐TNB为客体凝胶因子，以1:1的摩尔比自组装络合得到的具有AIE荧光的超分子有机凝胶；
其中，主体凝胶因子三足柱[5]芳烃TP5的结构式如下：



客体凝胶因子三足季铵盐TNB的结构式如下：

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2.如权利要求1所述一种双三足超分子聚合物有机凝胶，其特征在于：主体凝胶因子三足柱[5]芳烃TP5的合成为：在溶剂DMF中，对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃和均苯三甲酰肼以1:3.1~1:3.5的摩尔比，在100~105℃下反应20~25h，柱层析分离，得到白色晶状固体即为三足柱[5]芳烃超分子聚合物单体TP5。


3.如权利要求1所述一种双三足超分子聚合物有机凝胶，其特征在于：三足季铵盐TNB的合成为：在溶剂DMF中，对羟基苯甲醛功能化的季铵盐和均苯三甲酰肼以1:3.3~1:3.6的摩尔比，在100~105℃下反应20~25h；反应产物用DMSO和乙酸乙酯重结晶，得到绿色晶状固体即为三足季铵盐超分子聚合物单体TNB。


4.如权利要求1所述一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：林奇，孙小文，杨海龙，巩冠斐，张芹鹏，王中会，姚虹，张有明，魏太保，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62