一种含有分子内氢键的探针及其制备方法、测量方法技术

本发明专利技术涉及一种含有分子内氢键的探针及其制备方法、测量方法，具有如下所示结构：或本申请通过在分子中带有不同数量的分子内氢键，加入TNT或者其他硝基苯衍生物自组装后，自组装超分子的电导均有变化，表明了本申请的分子探针对于识别硝基苯衍生物的灵敏度和选择性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种含有分子内氢键的探针及其制备方法、测量方法


[0001]本专利技术涉及分子探针领域，具体指有一种含有分子内氢键的探针及其制备方法、测量方法。

技术介绍

[0002]硝基苯类衍生物是一种很重要的化工原料，在工业领域具有广泛的应用前景。硝基苯类衍生物中应用最广泛的就是三硝基甲苯(Trinitrotoluene，TNT)。由于军事活动和工业工程，世界各地生产了大量的TNT炸药，全世界的含水层、土壤和天然水源也受到了TNT炸药残留物的污染。
[0003]目前，出于对安全的考虑，各国都需要在出入境口和港口进行爆炸物探测。此外，长期或者一次大量接触TNT残留物对人类、真菌和植物等许多生物都有毒副作用。在人类生存环境中测定TNT及其各类硝基苯衍生物成为目前的科学家们迫切解决的问题。
[0004]针对上述的现有技术存在的问题设计一种含有分子内氢键的探针及其制备方法、测量方法是本专利技术研究的目的。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术在于提供一种含有分子内氢键的探针及其制备方法、测量方法，能够有效解决上述现有技术存在的至少一个问题。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]一种含有分子内氢键的探针，其特征在于：具有如下所示结构：
[0008][0009]进一步地，一种含有分子内氢键的探针的制备方法，用于制备所述的含有分子内氢键的探针，包括如下步骤：以4－甲基巯基苯胺和具有如下所示结构的苯二醛类化合物为主要原料通过缩合反应制备得到所述含有分子内氢键的探针：
[0010][0011]进一步地，所述以4－甲基巯基苯胺和苯二醛类化合物为主要原料通过缩合反应制备得到所述含有分子内氢键的探针具体包括如下步骤：
[0012]将4－甲基巯基苯胺和所述苯二醛类化合物在乙醇中回流过夜，经缩合反应得到沉淀物，将沉淀物过滤收集、洗涤干燥，得到所述含有分子内氢键的探针。
[0013]进一步地，所述4－甲基巯基苯胺、苯二醛类化合物、乙醇的用量为3mmol：1mmol：30mL；所述洗涤为用乙醇洗涤3次，用己烷洗涤3次，每次用量为10mL；所述干燥为真空干燥；所述缩合反应收率超过80％，所得产物纯度＞99％。
[0014]一种用于硝基苯爆炸物的测量方法，基于上述提供的含有分子内氢键的探针，包括以下步骤：
[0015]将含有所述探针分子的粉末加入相应体积的纯溶剂，配制成1mM母液1；将含有目标分子的溶液和含有所述探针的溶液加入相应体积的纯溶剂，使所述探针与目标分子发生自组装行为得到组装超分子，配制成0.1mM母液2；
[0016]在扫描隧道显微镜的基底滴加所述母液1，通过扫描隧道显微镜构建金/探针/金分子结，测量金/探针/金分子结的电导；
[0017]在扫描隧道显微镜的基底滴加所述母液2，通过扫描隧道显微镜构建金/组装超分子/金分子结，测量金/组装超分子/金分子结的电导；
[0018]若金/组装超分子/金分子结的电导相比金/探针/金分子结的电导变化0.3个数量级以上，则判定检测到硝基苯衍生物，所述硝基苯衍生物为TNT、硝基苯、间硝基苯、邻硝基苯、对硝基苯、DNT、间二硝基苯其中的一种或多种。
[0019]进一步地，若所述目标分子含有硝基苯衍生物，所述探针通过内部氢键作用和硝基苯衍生物间苯环之间的π－π堆积作用，发生自组装行为形成超分子结构。
[0020]进一步地，所述判定检测到硝基苯衍生物之后，执行：
[0021]根据所述硝基苯衍生物的浓度和测量金/组装超分子/金分子结的电导之间的线性关系，获得所述硝基苯衍生物的浓度。
[0022]进一步地，检测硝基苯衍生物时，所述探针含有的分子内氢键越少，所述探针的灵敏度越高。
[0023]进一步地，所述M1OH的灵敏度优于所述M2OH的灵敏度。
[0024]进一步地，所述判定检测到硝基苯衍生物之后，执行：
[0025]以探针分子和目标分子的比例为1：1配制0.1mM待测液，若测量金/待测液分子/金分子结的电导为则判定目标分子含有TNT。
[0026]因此，本专利技术提供以下的效果和/或优点：本申请提供了一种分子探针及其制备方法，通过在分子中带有不同数量的分子内氢键，加入TNT或者其他硝基苯衍生物自组装后，自组装超分子的电导均有变化，表明了本申请的分子探针对于识别硝基苯衍生物的灵敏度和选择性。
[0027]本申请提供的含有一个氢键的M1OH探针分子与TNT分子组装后，电导变化最大。说明含有一个氢键的分子探针对于识别TNT的灵敏度优于另外两种探针分子的灵敏度，更适合做TNT分子探针。
[0028]本申请将含有一个氢键的M1OH分子和含有两个氢键的M2OH分子与不同浓度的TNT混合之后，通过对比TNT的浓度检测数据可以发现，随着TNT浓度降低，探针分子与TNT分子组装比率随之降低。TNT与其组装成结率呈线性关系，检测限达到nM水平，并有望突破至pM水平。
[0029]本申请实现了基于原子制造的单分子器件传感器的原理性验证。这一基于量子干涉效应的传感技术在智能微尘传感网络等领域具有重要潜在应用。在单分子电子学特别是量子干涉领域具有较好研究基础。所研制的单分子传感器在灵敏度、选择性和器件尺寸等核心指标上超越现有TNT检测技术。本专利技术的研发技术为通用传感器模块化技术，能够通过探针设计拓展至病毒、生化物质的高灵敏度、高选择性传感。
[0030]应当明白，本专利技术的上文的概述和下面的详细说明是示例性和解释性的，并且意在提供对如要求保护的本专利技术的进一步的解释。
附图说明
[0031]图1为本专利技术的其中一个实施例的合成方法示意图。
[0032]图2为M1OH分子、M1OH分子与TNT分子的自组装体的聚类分离过程。
[0033]图3为M1OH分子与TNT的结合原理示意图。
[0034]图4为M1OH分子、M2OH分子和M2OMe分子加入TNT前后的单分子电导检测表征。
[0035]图5为M1OH分子和M2OH分子对于TNT传感识别的线性响应实验。
具体实施方式
[0036]为了便于本领域技术人员理解，现将实施例结合附图对本专利技术的结构作进一步详细描述：
[0037]一种含有分子内氢键的探针，具有如下所示结构：
[0038][0039]本实施例中，M1OH具有一个分子内氢键，M2OH具有两个分子内氢键。M1OH或M2OH为基于间位连接的苯环作为中心基团，M2OH，M1OH和M2OMe三个分子的主要区别在于苯环上所连接的羟基数目，苯环上的羟基用于与亚胺基团上的氮原子形成分子内氢键，实现透射路径的调控。分子M2OH的中心基团苯环上带有两个羟基，两个羟基上的H原子能与两个亚胺基团上的N原子分别形成两个很强的分子内氢键。M1OH的苯环上只有一个羟基，羟基上的H原子能与其中一个亚胺基团的N原子形成一个很强的分子内氢键。
[0040]M1OH或M2OH探针分子与各类的硝基苯类衍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有分子内氢键的探针，其特征在于：具有如下所示结构：2.一种含有分子内氢键的探针的制备方法，其特征在于：用于制备权利要求1所述的含有分子内氢键的探针，包括如下步骤：以4－甲基巯基苯胺和具有如下所示结构的苯二醛类化合物为主要原料通过缩合反应制备得到所述含有分子内氢键的探针：3.根据权利要求2所述的含有分子内氢键的探针的制备方法，其特征在于：所述以4－甲基巯基苯胺和苯二醛类化合物为主要原料通过缩合反应制备得到所述含有分子内氢键的探针具体包括如下步骤：将4－甲基巯基苯胺和所述苯二醛类化合物在乙醇中回流过夜，经缩合反应得到沉淀物，将沉淀物过滤收集、洗涤干燥，得到所述含有分子内氢键的探针。4.根据权利要求3所述的含有分子内氢键的探针的制备方法，其特征在于：所述4－甲基巯基苯胺、苯二醛类化合物、乙醇的用量为3mmol：1mmol：30mL；所述洗涤为用乙醇洗涤3次，用己烷洗涤3次，每次用量为10mL；所述干燥为真空干燥；所述缩合反应收率超过80％，所得产物纯度＞99％。5.一种用于硝基苯爆炸物的测量方法，其特征在于：基于权利要求1提供的含有分子内氢键的探针，包括以下步骤：将含有所述探针分子的粉末加入相应体积的纯溶剂，配制成1mM母液1；将含有目标分子的溶液和含有所述探针的溶液加入相应体积的纯溶剂，使所述探针与目标分子发生自组装行为得到组装超分子，配制成0.1mM母液2；在扫描隧道显微镜的基底滴加所述母液1，通过扫描隧道显微镜构建金/探针/金分子结，测量金/探针/金分子结的电导；在扫描隧道显微镜的基底滴加...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪文晶，余培锴，胡勇，陈力川，张彦曦，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：