一种联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物及其制备和应用制造技术

本发明专利技术提供了一种铁离子诱导联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物，该聚合物可以实现Fe

【技术实现步骤摘要】
一种联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物及其制备和应用


[0001]本专利技术属于荧光分析
，涉及一种超分子聚合物及其荧光检测Fe
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的方法和基于超分子聚合物的检测设备，尤其涉及一种具有优异的发光性能和金属配位性能的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物及其荧光检测Fe
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的方法和基于超分子聚合物的便携式Fe
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荧光检测装置。

技术介绍

[0002]随着现代工业的迅速发展，人类对铁的需求大大增加。溶解铁最常见的形式是铁离子。铁金属的价态对它们的迁移率、生物利用度、化学相互作用等行为有很大的影响。因此，定性和定量测定铁离子在临床、医学、生物、环境、工业等许多领域都具有重要的现实意义。目前，荧光检测技术因其响应时间短和灵敏度高等优势被广泛用于水体污染物的监测。因此，合成一种可以检测Fe
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的荧光超感器是很有必要的。
[0003]荧光检测技术对于现场分析，则需要从废水中采集样品并在实验室中监测浓度，且荧光分光光度计体积较大、制造成本高，难以便捷地用于现场分析。近年来，智能手机作为一种操作简单和便于携带的功能性移动设备，为环境监测现场分析提供了新的发展机遇。智能手机中的数码相机可充当检测器将图像转换为可见光谱的三基色RGB（红色、绿色和蓝色），进而确定水样中的污染物浓度。与需要相对复杂仪器的传统分析方法相比，智能手机具有分析速度快、成本低、便携性等优点，为实现水中污染物浓度的实时定量现场分析提供了一定的推动力。
[0004]然而，智能手机拍照受到环境条件影响，光照条件、拍摄的角度以及背景颜色的不同都会影响到检测结果。本专利技术将荧光检测技术与智能手机结合起来，不仅有助于减小外界环境的影响，还可以通过智能手机识别捕获污染物的荧光检测材料的荧光颜色变化，并转换头RGB值，建立污染物浓度和RGB值的线性关系，进而可以快速有效地实现实时定量现场分析污染物的浓度的目的。因此，开发一种结构简单、便于携带、受环境影响小、时效性高且适用范围广的基于智能手机的便携式荧光检测装置具有一定的应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供了一种联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物及其制备方法；本专利技术的另一个目的是提供了该超分子聚合物在荧光检测Fe
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中的应用；本专利技术还有一个目的是提供了一种基于联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物的便携式Fe
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荧光检测装置和该装置检测Fe
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的方法。利用设计的检测装置通过普通智能手机拍照结合RGB（红绿蓝）标准化颜色系统，实现信号的采集和数据分析，并建立数据库和模型，对实际水样中的Fe
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的荧光数据与数据库和模型进行比对，可以实现离线式快速判别Fe
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的含量。
[0006]一、联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物及其制备联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物，是以联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体H2为主体，1,4
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二（6
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溴己氧基）苯G2为客体，在二甲基亚砜溶液中通过自组装而成；联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体H2的结构式为：1,4
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二（6
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溴己氧基）苯G2的结构式为：。
[0007]联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物的制备方法，是向联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体的二氯亚砜溶液中加入G2的二氯亚砜溶液，室温下自组装即可形成联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物H2
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G2；联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体与G2的摩尔比为1:1。
[0008]联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体的制备方法，包括如下步骤：（1）将对甲氧基苯酚和K2CO3溶解在丙酮中，再将KI与1，4二溴丁烷溶解在丙酮中，分别在60~70 ℃下回流1~2 h，之后将二者混合，60~70℃下回流45~50 h，冷却至室温后，过滤，滤液浓缩得粗品，经柱层析纯化得1
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(4
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溴丁氧基)
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4甲氧基苯）。其中，对甲氧基苯酚与1，4二溴丁烷的摩尔比为1:2~1:3；对甲氧基苯酚与K2CO3的摩尔比为1:3~1:5；KI与1，4二溴丁烷的摩尔比为1:10~1:12。
[0009]（2）取1
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(4
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溴丁氧基)
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4甲氧基苯）、1,4
‑ꢀ
二甲氧基苯及多聚甲醛溶解于1,2
‑
二氯乙烷中，先在常温下搅拌，再向其中逐滴加入三氟化硼乙醚至溶液颜色呈深绿色，于25~35℃反应30min，加入水淬灭反应，用1,2
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二氯甲烷萃取，再用无水硫酸钠除水，过滤除不溶解的固体，滤液浓缩得粗品，经柱层析纯化得单修饰柱[5]芳烃。其中，1
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(4
‑
溴丁氧基)
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4甲
氧基苯）与1,4
‑ꢀ
二甲氧基苯的摩尔比为1:10~1:12；1
‑
(4
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溴丁氧基)
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4甲氧基苯）与多聚甲醛的质量比为1:1~1:2。
[0010]（3）将单修饰柱[5]芳烃、苯并咪唑、KI和 KOH加入 DMF中，在60~70℃下回流45~50小时，冷却至室温后，过滤，滤液浓缩得粗品，经柱层析纯化得苯并咪唑功能化的柱[5]芳烃。其中，单修饰柱[5]芳烃与3苯并咪唑的摩尔比为1:1~1:2；单修饰柱[5]芳烃与KI的摩尔比为1:0.2~1:0.3；单修饰柱[5]芳烃与KOH的摩尔比为1:2~1:3。
[0011]（4）将苯并咪唑功能化的柱[5]芳烃和Cu(OAc)2加入到二甲苯(10 mL)中，在130~150 ℃下回流10~15小时，冷却至室温后，过滤，滤液浓缩得粗品，柱层析纯化得联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体。其中，苯并咪唑功能化的柱[5]芳烃与Cu(OAc)2的摩尔比为1:1~1:2。
[0012]1,4
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二（6
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溴己氧基）苯G2的制备方法为：将对羟基联苯（2.1 g, 20.0 mmol）、K2CO3（8.4 g, 60 mmol）、KI（3.3 g, 20 mmol）、1,6
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二溴己烷（12.2 g, 50 mmol）加入丙酮中，在氮气气氛下，将反应混合物在60~70℃回流搅拌45~50h，滤出固体后，蒸发溶剂并将残余物溶解在CH2Cl2中，柱层析得到白色固体G2。其中，对羟基联苯与1,6
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二溴己烷的摩尔比为1:2~1:3；对羟基联苯与K2CO3的摩尔比为1:2~1:4；对羟基联苯与KI的摩尔比为1:1~1:2。
[0013]H2和G2的主客体相互作用研究。确认H2和G2混合时是否存在强相互作用在有机溶剂中，我们通过一系列实验研究了主客体络合作用。首先，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物，是以联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体为主体，1,4
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二（6
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溴己氧基）苯为客体，在二甲基亚砜溶液中通过自组装而成；联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体的结构式为：1,4
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二（6
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溴己氧基）苯的结构式为：。2.根据权利要求1所述的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物的制备方法，其特征在于：向联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体的二氯亚砜溶液中加入1,4
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二（6
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溴己氧基）苯的二氯亚砜溶液，室温下自组装即可形成联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物；联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体与1,4
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二（6
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溴己氧基）苯的摩尔比为1:1。3.根据权利要求1所述的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物，其特征在于：联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体的制备方法，包括如下步骤：（1）将对甲氧基苯酚和K2CO3溶解在丙酮中，再将KI与1，4二溴丁烷溶解在丙酮中，分别在60~70 ℃下回流1~2 h，之后将二者混合，60~70℃下回流45~50 h，冷却至室温后，过滤，滤液浓缩得粗品，经柱层析纯化得1
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(4
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溴丁氧基)
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4甲氧基苯）；（2）取1
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(4
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溴丁氧基)
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4甲氧基苯）、1,4
‑ꢀ
二甲氧基苯及多聚甲醛溶解于1,2
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二氯乙烷中，先在常温下搅拌，再向其中逐滴加入三氟化硼乙醚至溶液颜色呈深绿色，于25~35℃反应30min，加入水淬灭反应，用1,2
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二氯甲烷萃取，再用无水硫酸钠除水，过滤除不溶解的固体，滤液浓缩得粗品，经柱层析纯化得单修饰柱[5]芳烃；（3）将单修饰柱[5]芳烃、苯并咪唑、KI和 KOH加入 DMF中，在60~70℃下回流45~50小时，冷却至室温后，过滤，滤液浓缩得粗品，经柱层析纯化得苯并咪唑功能化的柱[5]芳烃；
（4）将苯并咪唑功能化的柱[5]芳烃和Cu(OAc)2加入到二甲苯(10 mL)中，在130~150 ℃下回流10~15小时，冷却至室温后，过滤，滤液浓缩得粗品，柱层析纯化得联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃二聚体。4.根据权利要求3所述的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物，其特征在于：步骤（1）中，对甲氧基苯酚与1，4二溴丁烷的摩尔比为1:2~1:3；对甲氧基苯酚与K2CO3的摩尔比为1:3~1:5；KI与1，4二溴丁烷的摩尔比为1:10~1:12；步骤（2）中，1
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(4
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溴丁氧基)
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4甲氧基苯）与1,4
‑ꢀ
二甲氧基苯的摩尔比为1:10~1:12；1
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(4
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溴丁氧基)
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4甲氧基苯）与多聚甲醛的质量比为1:1~1:2；步骤（3）中，单修饰柱[5]芳烃与苯并咪唑的摩尔比为1:1~1:2；单修饰柱[5]芳烃与KI的摩尔比为1:0.2~1:0.3；单修饰柱[5]芳烃与KOH的摩尔比为1:2~1:3；步骤（4）中，苯并咪唑功能化的柱[5]芳烃与Cu(OAc)2的摩尔比为1:1~1:2。5.根据权利要求1所述的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物，其特征在于：1,4
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二（6
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溴己氧基）苯的制备方法为：将对羟基联苯、K2CO3、KI、1,6
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二溴己烷加入丙酮中，在氮气气氛下，将反应混合物在60~70℃回流搅拌45~50h，滤出固体后，蒸发溶剂并将残余物溶解在CH2Cl2中，柱层析得到白色固体1,4
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二（6
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溴己氧基）苯。6.根据权利要求5所述的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物，其特征在于：对羟基联苯与1,6
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二溴己烷的摩尔比为1:2~1:3；对羟基联苯与K2CO3的摩尔比为1:2~1:4；对羟基联苯与KI的摩尔比为1:1~1:2。7.根据权利要求1所述的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物在荧光检测Fe
3+
中的应用。8.根据权利要求7所述的联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物在荧光检测Fe
3+
中的应用，其特征在于：在联苯并咪唑桥联双柱[5]芳烃超分子聚合物的二氯亚砜溶液中加入Fe
3+
、Cd
2+

【专利技术属性】
技术研发人员：姚虹，杨斐翔，胡银萍，王雯，林奇，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：