一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器及其合成和应用制造技术

本发明专利技术公开了一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器，是以DMF为溶剂，冰醋酸为催化剂，以巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃和对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃为反应底物，于120~140℃反应70~72 h，冷却至室温，加水至有黄褐色沉淀析出，用二氯甲烷萃取，分液，旋蒸，得到淡黄色粗产物，用无水乙醇重结晶，得到黄色固体产物即为超分子传感器。在DMSO溶液中，该超分子传感器能与Fe

A supramolecular sensor based on double column [5] arene and its synthesis and Application

【技术实现步骤摘要】
一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器及其合成和应用
本专利技术涉及一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器，尤其涉及一种基于巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃和对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃的超分子传感器及其合成；本专利技术同时还涉及超分子传感器在荧光识别Fe3+的具体应用，属于化学合成领域和离子检测领域。
技术介绍
铁（Fe3+）是人体不可缺少的微量元素，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，可使某些酶，如细胞色素C、核糖核苷酸还原酶、琥珀酸脱氢酶等的活性降低。因此，对于人体内Fe3+的检测具有重要的应用价值。目前，人们已经研发出多种离子检测方法，荧光法由于具有操作简便、快捷、灵敏度高等优点，已经成为离子检测领域的主要检测手段。柱[5]芳烃易于功能化，具有独特的对称和刚性结构等多种优良性能，为构建超分子体系提供了一个良好的平台。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器；本专利技术的另一目的是提供该超分子传感器的合成方法；本专利技术的还一目的是提供该超分子传感器荧光识别Fe3+的具体应用。一、超分子传感器的合成本专利技术一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器的分子式为：C165H186N4O34S2，标记为LTP，其结构式为：超分子传感器的合成，是以DMF为溶剂，冰醋酸为催化剂，以巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃和对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃为反应底物，于120~140℃反应70~72h，冷却至室温，加水至有黄褐色沉淀析出，用二氯甲烷萃取，分液，旋蒸，得到淡黄色粗产物，用无水乙醇重结晶，得到黄色固体产物即为超分子传感器。巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃的结构式为：对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃的结构式为：。巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃与对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃的摩尔比为1:2~1:2.5。冰醋酸的用量为反应底物总摩尔量的0.02~0.08倍。超分子传感器LTP的氢谱、质谱和红外分别见图1、图2和图3，说明超分子传感器LTP合成成功。二、超分子传感器LTP荧光检测Fe3+1、超分子传感器LTP的荧光性能通过对超分子传感器LTP的荧光性能研究表明，该超分子传感器LTP在DMSO溶液具有良好的溶解性与荧光发射性能。当激发波长为365nm时，传感器分子LTP具有淡蓝色的荧光（发射波长425nm）。2、超分子传感器LTP荧光选择性识别Fe3+在超分子传感器LTP的DMSO溶液中，分别加入6.25倍当量（相对于超分子传感器LTP）的Zn2+，Pb2+，Cd2+，Ni2+，Fe3+，Co2+，Hg+，Ag+，Ca2+，Cu2+，Mg2+，Cr3+，Ba2+，Al3+的水溶液。结果发现，只有Fe3+的加入可以使LTP的DMSO溶液的荧光猝灭，而其它金属阳离子的加入不能使LTP的DMSO溶液的荧光猝灭（如图4、5所示），说明超分子传感器LTP可用于Fe3+的单一选择性荧光识别。抗干扰实验结果表明，其他金属阳离子的存在对超分子传感器LTP识别Fe3+没有任何干扰（如图6所示）。荧光滴定实验表明，超分子传感器LTP对Fe3+的最低检测限为2.997×10-7M（如图7、8所示）。综上所述，本专利技术合成的超分子传感器LTP，在DMSO溶液中，能与Fe3+配位形成配合物LTP-Fe，同时发生荧光猝灭，能够高灵敏度、高选择性识别Fe3+，识别过程不受其他金属阳离子干扰，在Fe3+的检测中具有很好的应用前景。附图说明图1为本专利技术传感器分子LTP的氢谱图。图2为本专利技术传感器分子LTP的质谱图。图3为本专利技术传感器分子LTP的红外谱图。图4为本专利技术传感器分子LTP的DMSO溶液中加入Fe3+的荧光识别图。图5为本专利技术传感器分子LTP的DMSO溶液中加入不同金属阳离子的荧光全扫描(λex=365nm)。图6为本专利技术传感器分子LTP的DMSO溶液中加入Fe3+，在此基础上分别加入不同金属阳离子的荧光抗干扰图。图7为本专利技术传感器分子LTP的DMSO溶液中加入Fe3+的荧光滴定图。图8为本专利技术传感器分子LTP的对Fe3+的荧光滴定拟合曲线。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术超分子传感器LTP的制备和荧光识别Fe3+的应用做进一步说明。实施例1、超分子传感器LTP的制备（1）巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃的合成：参照文献：ACSSustainableChemEng.2018,6,8775-8781；（2）对羟基苯甲醛功能化柱[5]芳烃的合成：参照文献：NewJChem,2018,42,1271-1275；（3）超分子传感器LTP的合成：在40mlDMF中，加入0.5ml冰醋酸，再加入巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃（0.10g，0.1mmol）和对羟基苯甲醛功能化柱[5]芳烃（0.24g，0.26mmol），在120℃下反应72h，反应结束后待反应液冷却至室温，加5~10ml水至有黄褐色沉淀析出，用15~20ml二氯甲烷萃取，然后用分液漏斗进行分液，将得到的二氯甲烷层用旋转蒸发仪将其旋出，得到淡黄色粗产物，最后用无水乙醇重结晶，得到黄色固体产物即为超分子传感器LTP。产率为21%，熔点为150℃。实施例2、超分子传感器LTP识别Fe3+分别移取2.5ml超分子传感器分子LTP的DMSO溶液（CLTP=2×10-4M）于一系列比色管中，分别加入Zn2+，Pb2+，Cd2+，Ni2+，Co2+，Hg+，Ag+，Ca2+，Cu2+，Mg2+，Cr3+，Ba2+，Al3+的水溶液（C=0.1M），若超分子传感器LTP的DMSO溶液荧光猝灭，则说明加入的是Fe3+，若超分子传感器LTP的DMSO荧光没有发生变化，则说明加入的不是Fe3+。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器，其分子式为C

【技术特征摘要】
1.一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器，其分子式为C165H186N4O34S2，结构式为：

。


2.如权利要求1所述一种基于双柱[5]芳烃的超分子传感器的合成方法，是以DMF为溶剂，冰醋酸为催化剂，以巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃和对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃为反应底物，于120~140℃反应70~72h，冷却至室温，加水至有黄褐色沉淀析出，用二氯甲烷萃取，分液，旋蒸，得到淡黄色粗产物，用无水乙醇重结晶，得到黄色固体产物即为超分子传感器；
巯基乙酰肼功能化的柱[5]芳烃的结构式为：



对羟基苯甲醛功能化的柱[5]芳烃的结构式为：

。


3.如权利要求2所述...

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