一种利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法，包括步骤：提供具有下式I的间位吡啶化合物：

【技术实现步骤摘要】
一种利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法
本专利技术涉及荧光传感领域，更具体地涉及一种利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法。
技术介绍
目前恐怖分子日益猖狂，而二硝酸酯类爆炸物三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)和乙二醇二硝酸酯(EGDN)的制作过程比较简单且成本低廉，成为恐怖分子热衷的炸药。而且TEGDN除了作为爆炸物外，作为增塑剂对土壤、人体的危害都很大。高灵敏的传感器是维护社会稳定的技术保障，而二硝酸酯类爆炸物因缺少共轭芳香环，难与探针分子间形成π-π堆积，使得检测变得困难。在硝酸酯类爆炸物中，PETN和NG因含有四个和三个硝酸酯，可与探针分子间产生相互作用力使得检测成为可能。例如申请人之前发表在ACS上的AppliedMaterials&Interfaces上的一种用于检测NG的高线荧光探针的文章(LeiChen,YixunGao,YuerongWang，etal.FemtogramLevelDetectionofNitrateEsterExplosivesviaan8-Pyrenyl-SubstitutedFluoreneDimerBridgedbya1,6-HexanylUnit[J].ACSAppl.Mater.Interfaces2014,6:8817-8823)，该探针是基于PET传感机理利用探针分子与NG上的硝酸酯产生相互作用力包括偶极-偶极相互作用、氢键相互作用、疏水-疏水相互作用，从而达到对NG检测的目的，但是该探针除了对NG产生80％以上的响应外对其他硝酸酯类爆炸物也有至少10％以上的响应。又如发表在AnalyticalMethods上的运用N原子对硝基的吸引作用检测PETN的文章(AoLiu,HuanLiu,XinPeng,etal.DirectandUltrasensitiveFluorescentDetectionofPETNVaporBasedonaFuorene-dimerProbeViaaSynergicBackboneandSide-chainTuning[J].AnalyticalMethods2018,10:1029-1039)，该探针对PETN之外的其他硝酸酯类爆炸物也有30％以上的响应，特异性并不是很好。而目前TEGDN和EGDN的检测主要采用气相色谱、液相色谱、质谱和光声光谱学等方法，检测过程具有时间长、灵敏度低等缺点，不能满足现场快速检测需要。
技术实现思路
为了解决上述现有技术存在的TEGDN和EGDN的检测时间长等问题，本专利技术旨在提供一种利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法。本专利技术所述的利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法，包括步骤：S1，提供具有下式I的间位吡啶化合物：其中，Ar为选自以下A1-A15中的至少一个的荧光基团；q为任意大于0的自然数；其中，R为烷基；X为C、N、Si、或P；n为任意大于0的自然数；S2，将所述间位吡啶化合物制成液相荧光探针；S3，将待检物加入液相荧光探针中进行检测，其荧光强度减弱的待检物中含有三乙二醇二硝酸酯(TEGDN)和/或乙二醇二硝酸酯(EGDN)。特别地，根据本专利技术的间位吡啶化合物，由于间位吡啶上氮的孤对电子可与荧光基团(Ar)间形成一个大的共轭体系，当TEGDN和/或EGDN存在时，该大的共轭体系受到耦合作用影响从而使得荧光发生变化。相对比地，具有类似结构的邻位和对位吡啶上氮原子的孤对电子无法与荧光基团间形成共轭体系，因而无法应用于本专利技术的检测方法中。具体地，根据本专利技术的间位吡啶化合物与TEGDN和/或EGDN发生反应，即发生由间位吡啶化合物到TEGDN和/或EGDN的电荷转移，同时也发生荧光基团到外围吡啶基团(间位吡啶化合物的分子形成球状，荧光基团在内侧，间位吡啶在外侧)的能量转移，使其荧光强度减弱，而TEGDN和/或EGDN的两个硝酸酯在长链的两侧，相比于其他硝酸酯类爆炸物更易于与间位吡啶化合物间进行缠绕耦合，从而实现对TEGDN和/或EGDN的特异性识别。在所述步骤S1中，通过suzuki反应合成所述间位吡啶化合物。在所述步骤S2中，通过将所述间位吡啶化合物溶解到有机溶剂中制成所述液相荧光探针。所述液相荧光探针中的间位吡啶化合物的浓度为0.5-1.5mg/mL。在一个优选的实施例中，该浓度为1mg/mL。所述有机溶剂为四氢呋喃。在所述步骤S3中，液相荧光探针发出的蓝色荧光在与TEGDN和/或EGDN作用后发生荧光淬灭。所述间位吡啶化合物中的间位吡啶的数目q为2-8。应该理解，q越多，在步骤S3中的荧光强度淬灭效率越高。在优选的实施例中，该淬灭效率高于30％，更优选为高于70％，最优选为高于90％。另外，所述间位吡啶化合物中的荧光基团的数目越多，荧光信号变化越明显。所述待检物中的TEGDN和/或EGDN的检测浓度可以小于10-3M。优选地，所述待检物中的TEGDN和/或EGDN的最低检测浓度为5.28μM。根据本专利技术的利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法，其利用间位吡啶化合物形成荧光探针并将其配置成溶液，直接将检测物加入溶液中，利用荧光探针与TEGDN和/或EGDN作用导致材料的荧光光谱变化，因此只要对比前后荧光颜色和强度的变化即可实现对TEGDN和/或EGDN的检测。该检测方法在室温下进行，快速，灵敏，几秒内即可实现整个检测过程，且检测过程无需添加任何辅助试剂，避免了其他试剂的干扰。而且，该检测方法仅对TEGDN和EGDN有非常好的特异性检测效应。总之，本专利技术的利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法，具有高灵敏度、高选择性和快速现场检测的特点，为公安系统安检提供技术保障。本专利技术具有如下显而易见的优点：(1)荧光探针容易大量制备且结构可控。该性质得益于该探针无需参杂(不需要加入碱或酸等预处理溶剂)、可控(分子结构稳定)的分子结构。(2)检测条件温和，室温下即可反应。现有的一些检测手段，比如气相色谱，磁场检测等都需要加热使其气化或分解，对仪器要求高，操作复杂，相比而言本专利技术更能满足现场检测要求。(3)无需催化剂和样品预处理，使得检测更可信更方便。(4)反应快速，检测方便。将TEGDN和EGDN溶液滴加到探针溶液，然后测定其荧光光谱的变化实现对TEGDN和EGDN的传感。(5)选择性好。探针仅对TEGDN和EGDN有特异性响应，而对其他同类的爆炸物和溶剂几乎无响应。总之，在TEGDN和EGDN存在下，本专利技术的探针可以与之作用导致探针的荧光发射波长和荧光强度发生变化，根据荧光信号的变化来确定TEGDN和EGDN的存在与否。PETN、NG、MN以及三乙二醇、乙二醇等不能引起其荧光信号的变化。本专利技术与色谱质谱连用相比，检测过程以及操作明显简单化，首次使用荧光传感的方法实现了对TEGDN和EGDN的特异性检测。此外，还无需对TEGDN和EGDN进行预处理。利用所合成的荧光探针可以有效检测溶液中的TEGDN和EGDN，是一种新型高效的荧光传感探针，有望用于打击恐怖分子和测试废水及土壤中存在的增塑剂TEGDN，同时在相关传感材料的设计方面具有指导意义。附图说明图1是根据本专利技术的8Py-2F的1H-NMR图；图2是根据本专利技术的8Py-2F和2Py-F的吸收光谱和荧光光谱图；图3是根据本专利技术的8Py-2F与TEGDN作用前后吸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法，其特征在于，该方法包括步骤：S1，提供具有下式I的间位吡啶化合物：

【技术特征摘要】
1.一种利用荧光检测二硝酸酯类爆炸物的方法，其特征在于，该方法包括步骤：S1，提供具有下式I的间位吡啶化合物：其中，Ar为选自以下A1-A15中的至少一个的荧光基团；q为任意大于0的自然数；其中，R为烷基；X为C、N、Si、或P；n为任意大于0的自然数；S2，将所述间位吡啶化合物制成液相荧光探针；S3，将待检物加入液相荧光探针中进行检测，其荧光强度减弱的待检物中含有三乙二醇二硝酸酯和/或乙二醇二硝酸酯。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，通过suzuki反应合成所述间位吡啶化合物。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤S2中，通过将所述间...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺庆国，贾金兰，程建功，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：上海,31