本发明专利技术涉及一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器及其制备方法。以二(苯并咪唑)萘和卤代烃为原料，主要通过简单易行的N‑烷基化取代反应，制得以检测PA为主的，高选择性、高灵敏性检测爆炸性NAC的苯并咪唑基荧光化学传感器。制得的苯并咪唑基荧光化学传感器在紫外灯下利用荧光猝灭溶液中和固态下可视检测PA，并且可以实现气态PA的检测。本发明专利技术首次提出基于荧光猝灭检测硝基芳香化合物的二(苯并咪唑)萘类新型化学传感器的结构与合成方法，制备过程操作简单，所制得的二(苯并咪唑)萘类新型化学传感器可多种方式高选择性、高灵敏性地检测爆炸性硝基芳香化合物，特别是苦味酸。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硝基芳烃类爆炸物的检测
，特别是涉及一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器及其制备方法。
技术介绍
由于爆炸性硝基芳环化合物(NAC)对安全、环境和健康造成了很多不良的影响，特别是反恐、非金属地雷探测、环境质量监测等需求急剧增加，使NAC的微痕量检测受到重视，亟需开发低成本、高效率、简便易行、选择性强、快速灵敏的检测方法。其中，高灵敏性和高选择性荧光检测法近年来备受关注。但是，目前涉及基于有机小分子荧光高灵敏性和高选择性地固态检测NAC，特别是苦味酸(PA)的化学传感器的报道很少。值得注意的是，这些有机小分子的种类非常有限，主要是不含氮杂环的苯并芳烃及其衍生物[Bhalla V,Gupta A,Kumar M,Rao D S,Prasad S K.ACS Appl.Mater.Inter.2013,5(3):672-679；Bhalla V,Gupta A,Kumar M.Org.Lett.2012,14(12):3112-3115；Roy B,Bar AK,Gole B,Mukherjee P S.J.Org.Chem.2013,78(3):1306-1310；Vij V,Bhalla V,Kumar M.ACS Appl.Mater.Inter.2013,5(11):5373-5380；Bhalla V,Arora H,Singh H,Kumar M.Dalton Trans.2013,42(4),969-974]。不仅如此，这些有机小分子在合成方面，或多或少存在着合成原料昂贵、合成路线复杂、目标化合物产率低，以及使用昂贵的Pd催化剂等不足。相比之下，易于合成的苯并咪唑类衍生物在生物医药、化学传感器、超分子化学、光电材料、阻燃剂等领域有着广泛的应用，但基于苯并咪唑利用其荧光性能应用于NAC检测方面的化学传感器的报道很少[Xiong J F,Li J X,Mo G Z,Huo J P,Liu J Y,Chen X Y,Wang Z Y.J.Org.Chem.2014,79(23):11619-11630]。鉴于此，本申请以二(苯并咪唑)萘、卤代烃等为原料，通过简单易行的N-烷基化取代等步骤，首次合成了针对爆炸性硝基芳香化合物(特别是PA)高选择性、高灵敏性检测的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中基于有机小分子荧光高灵敏性和高选择性地固态检测NAC，特别是PA的化学传感器不易制备、种类较少等缺陷，提供一种用于硝基芳烃类爆炸物检测的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器及其制备方法，该制备方法简单，目标化合物结构变化多样，效果明显，具有较好的工业化应用前景。本专利技术通过如下技术方案实现：一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器的制备方法，以二(苯并咪唑)萘类化合物和卤代烃为原料，主要通过简单易行的N-烷基化取代反应，制得以检测PA为主的，高选择性、高灵敏性检测爆炸性NAC的苯并咪唑基荧光化学传感器，所述苯并咪唑基荧光化学传感器在紫外灯下利用荧光猝灭溶液中和固态下可视检测PA，并且可以实现气态PA的检测。一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器的制备方法，包括如下步骤：(1)将卤代烃与二(苯并咪唑)萘类化合物在有机溶剂中混合后，加入碱性固体催化剂，控制反应温度，进行N-烷基化取代反应；(2)反应结束后，用乙酸乙酯溶解、转移，水洗后取有机相，无水硫酸镁干燥，旋蒸去掉溶剂，粗产品经柱层析分离，得到二(苯并咪唑)萘类新型化学传感器，即所述用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器。进一步地，所述卤代烃为炔丙基溴或饱和直链末端卤代烃CnH2n+1X，其中n＝3-18，X为Cl、Br或I。进一步地，所述二(苯并咪唑)萘类化合物具有如下的结构式：其中，左边苯并咪唑基也可位于5、7、8位置，右边的苯并咪唑基也可位于1、3、4位置，优选为具有对称的结构；R1为CH3、C2H5、Cl或Br，优选为CH3、C2H5。进一步地，步骤(1)中，所述有机溶剂为乙腈、二甲亚砜、四氢呋喃、乙酸乙酯和甲苯中的一种或两种。进一步地，步骤(1)中，所述碱性固体催化剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾和氢化钠中的一种或两种。进一步地，步骤(1)中，所述卤代烃与二(苯并咪唑)萘类化合物的摩尔比为1.8﹕1～5.0：1，优选为1.8﹕1～3.0：1。进一步地，步骤(1)中，所述碱性固体催化剂与二(苯并咪唑)萘类化合物的摩尔比为2﹕1～6：1，优选为3﹕1～5﹕1。进一步地，步骤(1)中，所述N-烷基化取代反应的反应温度为0～100℃，优选为60～90℃。进一步地，步骤(1)中，所述N-烷基化取代反应的反应时间为1～20小时，优选为1～10小时。进一步地，当步骤(1)中卤代烃为炔丙基溴时，反应得到的含端炔基二(苯并咪唑)萘类化合物继续与烷基叠氮化物在铜盐催化剂作用下进行Click反应，再通过步骤(2)制备得到用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器。更进一步地，在步骤(1)中涉及Click反应时，所述Click反应的反应温度为0～100℃，优选为为20～80℃。更进一步地，在步骤(1)中涉及Click反应时，所述Click反应的反应时间为28～65小时，优选为38～60小时。更进一步地，所述烷基叠氮化物为饱和直链末端叠氮化物CnH2n+1N3，其中n＝4-12。更进一步地，所述烷基叠氮化物与含端炔基二(苯并咪唑)萘类化合物的摩尔比为2﹕1～4：1。更进一步地，所述Click反应的反应溶剂为乙腈、二甲亚砜、四氢呋喃、乙酸乙酯或甲苯中的一种或两种。更进一步地，所述铜盐催化剂为一价铜盐催化剂或由二价铜盐与还原剂混合制备得到的物质，其中一价铜盐催化剂为CuI、CuCl或CuBr，二价铜盐为醋酸铜、硫酸铜或氯化铜，还原剂为铜粉。由上述任一项制备方法制得的苯并咪唑基化学传感器。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：1、首次提出合成用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的二(苯并咪唑)萘类新型化学传感器的方法，并公开其荧光猝灭等性质。2、依据二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器结构的不同，结合NAC(包括PA)荧光猝灭效果，筛选出针对不同爆炸性NAC(特别是PA)高选择性、高灵敏性检测的苯并咪唑基化学传感器。3、相关N-烷基化取代、Click反应的中使用的原料、催化剂、溶剂易得，温度易控，工艺简单，合成快速，产品易于纯化，适宜于扩大化工业生产。4、所合成的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器，在紫外灯下利用荧光猝灭溶液中和固态下可视检测NAC(特别是PA)，甚至可以实现气态PA的检测，便于应用。附图说明图1为实例1制得的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器在四氢呋喃-水溶液(体积比1﹕9)中滴加PA后在激发波长335nm激发下的荧光猝灭曲线图。图2为实例1制得的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器实现气态PA检测的效果图。图3为实例3制得的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器在四氢呋喃-水溶液(体积比1﹕9)中滴加2,4-二硝基甲苯(DNT)后在激发波长335nm激发下的荧光猝灭曲线图。具体实施方式以下结合实例对本专利技术的具体实施作进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器的制备方法，其特征在于，以二(苯并咪唑)萘类化合物和卤代烃为原料，主要通过N‑烷基化取代反应，制得以检测苦味酸为主的，检测爆炸性硝基芳香化合物的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器，即所述的苯并咪唑基化学传感器。
【技术特征摘要】
1.一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器的制备方法，其特征在于，以二(苯并咪唑)萘类化合物和卤代烃为原料，主要通过N-烷基化取代反应，制得以检测苦味酸为主的，检测爆炸性硝基芳香化合物的二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器，即所述的苯并咪唑基化学传感器。2.根据权利要求1所述的一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将卤代烃与二(苯并咪唑)萘类化合物在有机溶剂中混合后，加入碱性固体催化剂，控制反应温度，进行N-烷基化取代反应；(2)反应结束后，用乙酸乙酯溶解、转移，水洗后取有机相，无水硫酸镁干燥，旋蒸去掉溶剂，粗产品经柱层析分离，得到二(苯并咪唑)萘类新型荧光化学传感器，即所述用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器。3.根据权利要求1或2所述的一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器的制备方法，其特征在于，所述卤代烃为炔丙基溴或饱和直链末端卤代烃CnH2n+1X，其中n＝3-18，X为Cl、Br或I；所述二(苯并咪唑)萘类化合物具有如下的结构式：其中，左边苯并咪唑基也可位于5、7、8位置，右边的苯并咪唑基也可位于1、3、4位置，R1为CH3、C2H5、Cl或Br。4.根据权利要求2所述的一种用于硝基芳烃爆炸物荧光猝灭检测的苯并咪唑基化学传感器的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述碱性固体催化剂为氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾和氢化钠中的一种或两种，所述有机溶剂为乙腈、二甲亚砜、四氢呋喃、乙酸乙酯和甲苯中的一种或两种；所述卤代烃与二(苯并咪唑)萘类化合物的摩尔比为1.8﹕1～5.0:1；所述碱性固体催化剂与二(苯并...
【专利技术属性】
技术研发人员：汪朝阳，吴彦城，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。