一种芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种芘偶氮8‑羟基喹啉荧光材料及其制备方法和应用。为了拓宽喹啉偶氮衍生物的应用范围，进一步改进此类化合物在离子识别领域中的选择性及专一性，本发明专利技术以芘原料通过硝化、还原、重氮化及偶合等反应，制备了含芘的8‑羟基喹啉偶氮化合物——芘偶氮8‑羟基喹啉，是一种新型荧光材料，其不仅能通过荧光光化学法识别铜离子，且能通过紫外吸收光谱识别I

A Pyrene Azo 8-Hydroxyquinoline Fluorescent Material and Its Preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料及其制备方法和应用
本专利技术属于荧光材料
，具体涉及一种芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料及其制备方法和应用。
技术介绍
芘经常被用作荧光探针分子和聚合物的报告基团以及发光材料，荧光寿命非常长是它最引人注目的特点，激发波长对微环境有很高的反应灵敏度，而且它容易形成激基聚合物(excimer)。芘是脂溶性的有机物，所以它几乎不溶于水溶液，这也导致了它在水中的荧光强度很弱，限制了芘的进一步应用；因此，有必要对芘进行结构修饰，以增加其在溶剂中的溶解性及在离子识别中的应用范围。此外，近几年，8-羟基喹啉被大量应用于制备有机配合物荧光材料，其具有刚性大、吸收系数大的特点。从它的结构来看，它是一种阳离子螯合剂，且具有典型荧光团，因此经常被用来构造具有高选择性以及高灵敏度的阳离子荧光传感器。但截至目前还未有结合芘和8-羟基喹啉的新型荧光材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料及其制备方法和应用。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之一是：一种芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料的制备方法，取1-硝基芘、FeO(OH)和水混合，75～85℃下向其中加入水合肼，加完后继续反应40～60min，固液分离，固体部分为1-氨基芘；取1-氨基芘和浓盐酸，在温度低于5℃、搅拌下向其中滴加Na2SO3溶液，反应后除去过量的亚硝酸钠，制得重氮盐溶液；将8-羟基喹啉溶于NaOH溶液中，在2～4℃、搅拌下向其中加入得到的重氮盐溶液，静置反应至少10h，固液分离，固体部分即为芘偶氮8-羟基喹啉。一实施例中：所述1-硝基芘、水合肼的配方比例为0.35～0.45mol：2.1～2.2g。一实施例中：所述水合肼需在25～35min内加完。一实施例中：所述1-氨基芘、Na2SO3、8-羟基喹啉的配方比例为0.02～0.03g：0.2～0.3g：0.00005～0.00015mol。一实施例中：所述1-硝基芘通过以下方法制备得到：向芘中加入醋酸，15～25℃、搅拌下向其中滴加浓硝酸，0.5～1.5h内滴完，反应1.5～2.5h后向其中加入水，分离纯化得到的沉淀，即为1-硝基芘。一实施例中：所述芘与浓硝酸的配方比例为9～11g：10～12mL，所述浓硝酸的质量分数为67～69％。一实施例中：所述FeO(OH)通过以下方法制备得到：取FeCl3·6H2O溶于水中，搅拌下向其中滴加NaOH水溶液调节pH值为6～7，加热煮沸0.5～1.5h，冷却，固液分离，固体部分即为FeO(OH)。一实施例中：所述NaOH水溶液的浓度为0.08～0.15g/g。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之二是：一种根据上述制备方法所制备的芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料，其结构式如下式所示。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案之三是：一种芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料在识别Cu2+、I-、NO2-或NO3-中的应用。一实施例中：所述Cu2+通过荧光光化学法识别；所述I-、NO2-或NO3-通过紫外吸收光谱识别。一实施例中：所述Cu2+的浓度范围为10-4～10-7mol/L。本技术方案与
技术介绍
相比，它具有如下优点：本专利技术结合8-羟基喹啉和芘的结构及性能特点，在芘的结构上引入硝基制备成1-硝基芘，然后通过还原、重氮化及偶合反应制备了含芘的8-羟基喹啉偶氮化合物——芘偶氮8-羟基喹啉，并研究了其在离子识别中的作用，结果表明本专利技术制备的芘偶氮8-羟基喹啉是一种新型荧光材料，不仅能通过荧光光化学法识别铜离子，且能通过紫外吸收光谱识别I-、NO2-及NO3-等阴离子，其在环境分析、生物体离子识别及医疗等领域具有广阔的应用前景。本专利技术通过对芘进行结构修饰，增加了其在溶剂中的溶解性，拓宽了喹啉偶氮衍生物的应用范围，进一步改进此类化合物在离子识别领域中的选择性及专一性。同时由于基于芘偶氮8-羟基喹啉的离子识别方法简单易行，可大大节约离子分析的成本，具有良好经济效益。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1为1-硝基芘、8-羟基喹啉及芘偶氮8-羟基喹啉的红外光谱，图中：a：1-硝基芘；b：8-羟基喹啉；c：芘偶氮8-羟基喹啉。图2为芘的荧光光谱。图3为1-硝基芘的荧光光谱。图4为芘偶氮8-羟基喹啉的荧光谱图。图5为阳离子对芘偶氮8-羟基喹啉的荧光光谱的影响。图6为Cu2+浓度对芘偶氮8-羟基喹啉荧光强度的关系，其中图6a中Cu2+浓度为10-3～10-14mol/L，图6b中Cu2+浓度为10-4～10-7mol/L。图7为阴离子对芘偶氮8-羟基喹啉紫外吸收光谱的影响。图8为I-浓度对芘偶氮8-羟基喹啉的紫外吸收光谱的影响。图9为I-浓度对芘偶氮8-羟基喹啉紫外-可见吸收值的影响。图10为NO2-浓度对芘偶氮8-羟基喹啉紫外吸收光谱的影响。图11为NO2-浓度对芘偶氮8-羟基喹啉紫外-可见吸收值的影响。图12为NO3-浓度对芘偶氮8-羟基喹啉紫外吸收光谱的影响。图13为NO3-浓度对芘偶氮8-羟基喹啉紫外-可见吸收值的影响。具体实施方式下面通过实施例具体说明本专利技术的内容：以下实施例中采用的部分试剂及仪器如表1和表2所示。表1试剂表2仪器与设备实施例1：芘偶氮8-羟基喹啉的制备1)1-硝基芘的制备称取10g芘于250mL的三口烧瓶中，同时加入100mL醋酸，开启磁力搅拌，温度控制在20℃，之后缓慢的向烧瓶中滴加11mL68％的浓硝酸溶液，1h内滴完，滴完后反应2h；反应结束后向烧瓶中加入100mL蒸馏水得到红棕色沉淀，过滤得粗品，最后再加醋酸重结晶得到产品1-硝基芘。2)芘偶氮8-羟基喹啉的制备2-1)催化剂FeO(OH)的制备称取5.0gFeCl3·6H2O溶于20mL蒸馏水中，边搅拌边滴加0.1g/g的NaOH水溶液调节pH6～7，有大量沉淀析出，物料呈糊状，加热煮沸1h，冷却，抽滤，滤饼在120℃干燥4h，研磨成细粉备用。2-2)1-硝基芘的还原硝基芘被还原公式如下：取0.4mol1-硝基芘，0.1g催化剂FeO(OH)，15mL蒸馏水于三口烧瓶中，加热至80℃，并在30min内加完2.1604g水合肼，加完后继续反应50min，最后抽滤，干燥得产品1-氨基芘。2-3)芘偶氮8-羟基喹啉的合成在单口烧瓶中加入0.02173g1-氨基芘，10mL浓盐酸(市售质量分数为36～38％)，在温度低于5℃的冰浴锅中不断搅拌，之后逐渐滴加用10mL蒸馏水配制的Na2SO3(0.22g)溶液，反应至终点时，用KI淀粉试纸检验亚硝酸钠是否过量，若过量可用少量尿素除去，制得重氮盐溶液；称取0.0001mol8-羟基喹啉溶于6g/mL的NaOH溶液中(加热使其溶解)，控温度于3℃，在搅拌下加入上述重氮盐溶液，静止过夜，抽滤得到粗品，产物水洗后再以无水乙醇重结晶纯化，得到芘偶氮8-羟基喹啉。实施例2：芘偶氮8-羟基喹啉的红外光谱分析应用红外光谱仪对实施例1所制备的产品进行红外性能检测。取样品0.0004g，KBr0.16g，混合研磨，压成薄片，测它们的红外光谱。由图1可知，曲线a在1591cm-1处为苯环骨架的伸缩振动峰，在1513cm-1为-NO2反称的伸缩振动峰，1335cm-1为-NO2对称的伸缩振动峰，由上分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芘偶氮8‑羟基喹啉荧光材料的制备方法，其特征在于：取1‑硝基芘、FeO(OH)和水混合，75～85℃下向其中加入水合肼，加完后继续反应40～60min，固液分离，固体部分为1‑氨基芘；取1‑氨基芘和浓盐酸，在温度低于5℃、搅拌下向其中滴加Na2SO3溶液，反应后除去过量的亚硝酸钠，制得重氮盐溶液；将8‑羟基喹啉溶于NaOH溶液中，在2～4℃、搅拌下向其中加入得到的重氮盐溶液，静置反应至少10h，固液分离，固体部分即为芘偶氮8‑羟基喹啉。

【技术特征摘要】
1.一种芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料的制备方法，其特征在于：取1-硝基芘、FeO(OH)和水混合，75～85℃下向其中加入水合肼，加完后继续反应40～60min，固液分离，固体部分为1-氨基芘；取1-氨基芘和浓盐酸，在温度低于5℃、搅拌下向其中滴加Na2SO3溶液，反应后除去过量的亚硝酸钠，制得重氮盐溶液；将8-羟基喹啉溶于NaOH溶液中，在2～4℃、搅拌下向其中加入得到的重氮盐溶液，静置反应至少10h，固液分离，固体部分即为芘偶氮8-羟基喹啉。2.根据权利要求1所述的芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料的制备方法，其特征在于：所述1-硝基芘、水合肼的配方比例为0.35～0.45mol：2.1～2.2g；所述1-氨基芘、Na2SO3、8-羟基喹啉的配方比例为0.02～0.03g：0.2～0.3g：0.00005～0.00015mol。3.根据权利要求1所述的芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料的制备方法，其特征在于：所述水合肼需在25～35min内加完。4.根据权利要求1所述的芘偶氮8-羟基喹啉荧光材料的制备方法，其特征在于：所述1-硝基芘通过以下方法制备得到：向芘中加入醋酸，15～25...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨磊，
申请(专利权)人：莆田学院，
类型：发明
国别省市：福建,35