一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种含α‑吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物，其特征在于结构式如下：

A containing alpha glucoside of perylene diimide derivatives and preparation method and application thereof

The invention discloses a containing alpha glucoside of perylene diimide derivatives, which is characterized in that the structure are as follows:. The perylene imide derivatives containing alpha glucoside of the prepared electrode in the detection of gas sensor, when the detection electrode is arranged 5ppm hydrazine gas, gas molecules will occur with perylene diimide derivatives leads to electron transfer, gas sensor current in 2 3 seconds had 5 orders of magnitude. Change, to achieve efficient detection of a particular gas.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机电阻式气敏传感器
，具体涉及一种含α吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，随着工业生产不断发展、人们生活水平日益提高，环境问题也日益突出。可燃气体燃烧和有毒气体泄漏事件时有报道，环境质量和大众健康问题已引起社会的广泛关注。鉴于此，研制和开发性能优异的气敏传感器已成为相关科研人员的首要任务。特别是近些年来，纳米材料和技术的不断发展与进步，极大地推进了新型气敏传感器的制备和应用发展。目前已开发出的具有纳米结构的气敏传感器可用于检测多种气体，如CO、H2及天然气等可燃性气体，以及H2S、NOx、NH3和碳氢化合物等有毒气体，广泛用于工业监控、气象监测、室内外空气质量监控以及医疗等多个领域。然而，直到目前为止，有关气敏传感器的研究主要集中于无机纳米结构材料，有机纳米结构材料在气敏传感器上的应用研究依然比较滞后，而有机纳米结构传感器由于具有操作温度低、功耗小、成本低、制备方法简便及与微电子产业良好匹配等优点近些年受到了越来越多的关注。苝酰亚胺衍生物作为一类n型有机半导体，由于其具有缺电子的结构特征，因此对给电子的胺类气体较为敏感，可以用来制备检测该类气体的气敏传感器。尽管近些年来苝酰亚胺衍生物气敏传感器研究已取得长足发展，但其性能研究依然存在着如下不足：1）目前研究工作主要集中于依靠其光学性质变化的荧光型气敏传感器，而基于其半导体性质的电阻式气敏传感器研究相对滞后，这不利于其微型化发展，更不利于气体高效快捷检测；2）气敏灵敏度较低，限制了其在实际生活中的应用；3）用于气敏传感器研究的苝酰亚胺衍生物分子设计缺乏系统性，分子结构与其传感性能的关系也未得到阐述。因此，进一步发展具有较高灵敏度的苝酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器，并揭示苝酰亚胺衍生物分子结构与传感性能的关系已成为其气敏传感性能研究过程中亟待解决的问题之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对有毒有害气体高效快捷检测，提供一种含α吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物，其特征在于结构式如下：。所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物的制备方法，包括以下步骤：将1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐、(4-氨基苯基)-α-D-吡喃葡萄糖、NMP（N-甲基吡咯烷酮）和冰醋酸混合均匀，氩气保护、120℃下反应4h，冷却至室温，加入水，搅拌过夜，过滤干燥，重结晶得到所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物；1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐的结构式为：。1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐可以采用文献（①Quante,H.Ph.D.Thesis,UniversityofMainz,1994;②M.SchneiderandK.Müllen,Chem.Mater.2000,12,352-362.）中公开的方法制备。(4-氨基苯基)-α-D-吡喃葡萄糖可以采用文献（Y.Huang,J.Hu,W.Kuang,Z.WeiandC.F.J.Faul,Chem.Commun.2011,47,5554–5556.）中公开的方法制备。所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极中的应用，包括以下步骤：①将含α吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物溶入DMF（N,N’-二甲基甲酰胺）/H2O混合溶剂中，振荡10分钟后静置24小时后，得棕红色沉淀；②将步骤①得到的棕红色沉淀分散于甲醇中，滴涂于沉积有二氧化硅的硅片上，待甲醇在空气中挥发干燥后，选择直径为0.2-0.5µm氧化锡线作为掩膜，于5×10-5Torr真空体系中，以0.5Å/s速度沉积30-50nm厚金层，随后将掩膜去除，获得气敏传感器的检测电极。本专利技术产生的有益效果是：采用本专利技术制备的含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极，当检测电极置于5ppm水合肼气体中，气体分子将与苝酰亚胺衍生物发生电子转移，导致气敏传感器电流在2-3秒内发生了5个数量级的变化，实现对特定气体的高效检测。附图说明图1为实施例1制备的含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物核磁谱图；图2为实施例1制备的气敏传感器的结构示意图；图3为实施例1制备的气敏传感器的电流随时间变化图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例1将1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐(0.07g,0.06mmol)和(4-氨基苯基)-α-D-吡喃葡萄糖(0.08g,0.29mmol)溶于5mLNMP和1mL冰醋酸的混合溶液中，氩气保护下反应4h（120℃）。冷却至室温，加入30mL水，搅拌过夜（12h），过滤干燥，DMF/H2O重结晶三次（先溶于DMF，然后加入H2O，DMF和H2O体积比为4:1）得到0.08gN,N’-双（（4-氨基苯基）-α-D-吡喃葡萄糖苷-1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝二酰亚胺（含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物），产率，77.65%。制备的含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物核磁谱图如图1所示。1HNMR(400MHz,DMSO-d6):δ(ppm):7.86(s,4H),7.34(d,J=8,8H),7.19(m,8H),6.92(d,J=4,8H),5.42(s,2H),5.05(m,6H),4.54(d,J=8,2H),,3.60(m,9H),3.20(m,3H),1.69(s,8H),1.26(s,24H),0.71(s,36H).MS(MALDI-TOF):calcdforC104H118N2O20,1716.08,m/z,found1716.7。将含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物溶入DMF/H2O混合溶剂（0.1mg/mL，DMF与H2O体积比1/4），振荡10分钟后静置24小时后，得棕红色沉淀，经扫描电镜表征为直径0.4-1μm微米线。将棕红色沉淀分散于甲醇中，滴涂于沉积有二氧化硅的硅片上，待甲醇在空气中挥发干燥后，选择直径为0.2-0.5µm氧化锡线作为掩膜，于5×10-5Torr真空体系中，以0.5Å/s速度沉积50nm金层，随后将掩膜去除，获得气敏传感器的检测电极。将制作完成后的检测电极放入体积为2L的密闭真空金属腔中，该体系与真空泵直接相连，待该真空体系压力降至10-4pa时，将电极与Keithley4200-SCS电学检测系统连接，记录真空体系的电流（I0），随后通过微量注射器将1µL的水合肼注入腔体，记录气敏传感器的电阻（I）随时间的变化曲线，进一步通过分析I/I0随时间变化曲线，得到气敏传感器在水合肼气氛下的灵敏度。由图3可以看出，采用本实施例制备的α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极，当检测电极置于5ppm水合肼气体中，气体分子将与苝酰亚胺衍生物发生电子转移，导致气敏传感器电流在2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含α‑吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物，其特征在于结构式如下：。

【技术特征摘要】
1.一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物，其特征在于结构式如下：。2.如权利要求2所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐、(4-氨基苯基)-α-D-吡喃葡萄糖、NMP和冰醋酸混合均匀，氩气保护、120℃下反应4h，冷却至室温，加入水，搅拌过夜，过滤干燥，重结晶得到所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物。3.如权利要求1所述含α-吡喃糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄永伟，刘中华，厉永强，刘笑天，王学娟，
申请(专利权)人：河南大学，
类型：发明
国别省市：河南;41