对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物及荧光传感薄膜的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物及荧光传感薄膜的制备方法和应用，利用非平面结构在分子水平上堆积之后形成的分子通道，利用毛细凝结的现象和溶剂化作用，实现了室温下丙酮蒸汽、过氧化爆炸物蒸汽的灵敏、高选择性、回复性及稳定性识别检测，基本解决了以往方法存在的检测时工作温度高的问题，并且为性能优异的荧光传感薄膜的设计提供了新的思路。本发明专利技术制备方法操作简便、反应条件温和，所制备的荧光化合物光化学、热力学稳定性好，得到的荧光传感薄膜灵敏度高、选择性好、使用寿命长，是一类优异的荧光传感薄膜，将这类薄膜与商品荧光仪器联合使用可以实现对丙酮蒸汽及过氧化爆炸物的灵敏检测。

【技术实现步骤摘要】
对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物及荧光传感薄膜的制备方法和应用
本专利技术属于小分子荧光传感薄膜材料
，涉及一种荧光化合物及基于该荧光化合物的荧光传感薄膜的制备方法和应用，具体涉及一种对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物及荧光传感薄膜的制备方法和应用。
技术介绍
近年来，由于有效的化学性质和低成本等，使得丙酮成为有机合成的重要材料，被广泛应用于工业生产、实验室和医药工业。但丙酮是一种无色，易挥发，易燃的气体，在空气中暴露极易变成丙酮蒸汽，长期接触会对人体健康造成危害，轻则可能会引起眼睛和喉咙的刺激，并引起恶心、头疼、呕吐等症状，重则能够损害人类的中枢神经系统，甚至能够对人体的肝、肾、胰腺造成不可回复的损害；同时，丙酮还是汽车尾气中的非常规排放污染物主要组成之一，被认为是潜在危险致癌物与重要污染物；此外，丙酮还是动物体物质代谢的一种产物，其浓度可以反映生物体的机体状况，可用于肺癌、糖尿病等疾病的早期快速无损伤检测；更为重要的是，丙酮还是合成经常被用于恐怖袭击的具有大规模杀伤力的过氧化爆炸物的最重要原料之一，可通过对丙酮气体的检测来减少过氧化爆炸物给人类带来的灾难。因此，从环境保护和人体健康以及减少恐怖主义犯罪的角度出发，发展低成本、实时快速、方法便捷、准确可靠的丙酮分析检测方法对于预防犯罪、环境保护以及疾病的早期快速无伤检测无疑具有非常重要的意义。基于丙酮的重要性，到目前为止，人们已经发展了各种各样的检测技术或方法。气质联用、离子迁移谱、表面增强拉曼、核磁共振、电阻型传感器等技术或方法都已被成功报道。然而，这些方法往往存在操作繁琐、高成本、灵敏度不够、选择性差、不易携带等不足，难以获得推广使用。例如，目前研究最为火热的电阻型传感器，虽然对丙酮表现出较高的检测灵敏度，但其主要不足是需要在较高的工作温度(200-600摄氏度)下进行，且制备工艺较为复杂，难以满足现实应用。因此，发展一种室温下高灵敏、高选择性、可重复、响应和恢复速度快的丙酮气体的探测技术具有及其重要的实战价值，也是丙酮传感器发展的必然趋势。众所周知，荧光传感是一种继离子迁移谱之后，国际公认的新一代微痕量探测技术。然而，根据文献调研，基于荧光传感手段的丙酮探测技术鲜有报道。另外，现有的荧光探测技术仍存在灵敏度不高、抗干扰能力较差、气相探测较为困难等缺点，究其本质为传感材料性能不佳，所以发展传感性能优异的荧光材料极其重要。苝酰亚胺类衍生物以其优异的光电性能、光化学稳定性、热稳定性在光电功能材料、荧光传感和催化合成等领域受到人们的广泛关注。然而由于苝酰亚胺较强的分子间相互作用，使其所衍生的材料均存在发光效率较低，分子间聚集较强、溶解性差等缺陷。而且所制备得到的荧光传感薄膜均存在通透性差等突出缺点，不利于待测物分子在薄膜内的扩散，因而传感性能不佳。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物及荧光传感薄膜的制备方法和应用。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：本专利技术公开了一种对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物，该荧光化合物的结构式如下：其中，n＝1～20。本专利技术还公开了上述的对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物的制备方法，包括以下步骤：1)制备化合物1将苝酐、烷基胺、二水合乙酸锌、咪唑和水依次加入到反应釜中，在190～200℃下反应24～30小时，将反应液自然冷却至室温，随后将反应液倒入水中直至沉淀析出完全，抽滤，用水和甲醇淋洗、干燥，进行柱色谱分离，制得化合物1；2)制备化合物2将化合物1溶解于二氯甲烷，向反应体系中加入液溴，然后回流搅拌反应5～8小时，将反应液旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，制得化合物2；3)制备化合物3在氩气保护下，将化合物2、三异丙基乙炔基硅、三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)磷置于史莱克管中，向其中加入无水甲苯和无水二异丙胺，反应体系在65～80℃下反应18～24小时，然后旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，制得化合物3；4)制备化合物4将化合物3溶解于无水四氢呋喃中，并在室温下搅拌使其充分溶解，然后向其中逐滴加入四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液，室温避光继续反应3～5小时，然后向反应体系中加水，再经过滤、干燥，将得到的干燥物进行柱色谱分离，制得化合物4；其中，所述化合物4的结构式为：其中，结构式中n为1～20；5)制备化合物5将8-羟基喹啉、4-碘苯硼酸、磷酸钾溶解于溶剂中，100～110℃下反应20～24小时，然后旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，得到黄绿色固体，即化合物5；其中，所述化合物5的结构式为：6)制备目标产物在氩气保护下，将化合物4、化合物5、三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲基苯基)磷置于史莱克管中，向其中加入无水甲苯和无水三乙胺，反应体系在65～80℃下反应18～24小时，然后旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，即制得目标产物对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物。优选地，各步骤中反应物的用量配比如下：步骤1)中，对苝酐、烷基胺、二水合乙酸锌、咪唑和水的摩尔比为1：(0.5～0.6)：(0.19～0.25)：(25～35)：(45～55)；步骤2)中，化合物1、液溴和二氯甲烷的摩尔比为1：(2.2～3)：(1700～1800)；步骤3)中，化合物2、三异丙基乙炔基硅、三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)磷、无水甲苯和无水二异丙胺的摩尔比为1：(1.1～1.5)：(1.1～1.2)：(0.65～0.75)：(90～100)：(14～18)；步骤4)中，化合物3、四丁基氟化铵、和无水四氢呋喃的摩尔比为1：(3～4)：(160～175)；步骤5)中，8-羟基喹啉、4-碘苯硼酸和磷酸钾的摩尔比为1：(8.5～9.5)：(2.8～3.2)；步骤6)中，化合物5、化合物4、三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)磷、无水甲苯和无水三乙胺的摩尔比为1：(2.1～2.5)：(0.1～0.15)：(0.65～0.75)：(20～25)：(3.6～5)。优选地，各步骤柱色谱分离洗脱液选择如下：步骤1)中，柱色谱分离是以二氯甲烷为洗脱液；步骤2)中，柱色谱分离是以二氯甲烷为洗脱液；步骤3)中，柱色谱分离是以二氯甲烷-正己烷体系为洗脱液，其中，二氯甲烷与正己烷的体积比为1:1；步骤4)中，柱色谱分离是以二氯甲烷-正己烷体系为洗脱液，其中，二氯甲烷与正己烷的体积比为2:1；步骤6)中，进行柱色谱分离是以二氯甲烷-正己烷体系为洗脱液，其中，二氯甲烷与正己烷的体积比为2:1。优选地，步骤5)中，所述溶剂为1,4-二氧六环、甲苯或者N,N-二甲基甲酰胺。本专利技术还公开了采用上述的对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物制备荧光传感薄膜的方法，包括以下步骤：1)取所述对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物，加入三氯甲烷溶剂，配制浓度为1×10-4～1×10-3mol/L的储备液，静置、密封保存，备用；2)将步骤1)制得的荧光化合物组装结构均匀涂覆于基质上，室温放置1～2小时，在真空干燥箱内，3000Pa压力下40～60℃干燥12～24小时，取出，密封保存，制得荧光传感薄膜。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物，其特征在于，该荧光化合物的结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物，其特征在于，该荧光化合物的结构式如下：其中，n＝1～20。2.权利要求1所述的对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备化合物1将苝酐、烷基胺、二水合乙酸锌、咪唑和水依次加入到反应釜中，在190～200℃下反应24～30小时，将反应液自然冷却至室温，随后将反应液倒入水中直至沉淀析出完全，抽滤，用水和甲醇淋洗、干燥，进行柱色谱分离，制得化合物1；2)制备化合物2将化合物1溶解于二氯甲烷，向反应体系中加入液溴，然后回流搅拌反应5～8小时，将反应液旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，制得化合物2；3)制备化合物3在氩气保护下，将化合物2、三异丙基乙炔基硅、三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)磷置于史莱克管中，向其中加入无水甲苯和无水二异丙胺，反应体系在65～80℃下反应18～24小时，然后旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，制得化合物3；4)制备化合物4将化合物3溶解于无水四氢呋喃中，并在室温下搅拌使其充分溶解，然后向其中逐滴加入四丁基氟化铵的四氢呋喃溶液，室温避光继续反应3～5小时，然后向反应体系中加水，再经过滤、干燥，将得到的干燥物进行柱色谱分离，制得化合物4；其中，所述化合物4的结构式为：其中，结构式中n为1～20；5)制备化合物5将8-羟基喹啉、4-碘苯硼酸、磷酸钾溶解于溶剂中，100～110℃下反应20～24小时，然后旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，得到黄绿色固体，即化合物5；其中，所述化合物5的结构式为：6)制备目标产物在氩气保护下，将化合物4、化合物5、三(二亚苄基丙酮)二钯和三(邻甲基苯基)磷置于史莱克管中，向其中加入无水甲苯和无水三乙胺，反应体系在65～80℃下反应18～24小时，然后旋转蒸发除去溶剂，进行柱色谱分离，即制得目标产物对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物。3.根据权利要求2所述的对气相丙酮及过氧化爆炸物有传感功能的荧光化合物的制备方法，其特征在于，各步骤中反应物的用量配比如下：步骤1)中，对苝酐、烷基胺、二水合乙酸锌、咪唑和水的摩尔比为1：(0.5～0.6)：(0.19～0.25)：(25～35)：(45～55)；步骤2)中，化合物1、液溴和二氯甲烷的摩尔比为1：(2.2～3)：(1700～1800)；步骤3)中，化合物2、三异丙基乙炔基硅、三(二亚苄基丙酮)二钯、三(邻甲基苯基)磷、...

【专利技术属性】
技术研发人员：房喻，祁彦宇，徐文君，丁南南，尚丛娣，常兴茂，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61