一种全氨基柱[5]芳烃及其合成方法和在检测三价金离子中的应用技术

本发明专利技术涉及荧光传感技术领域，提供了一种全氨基柱[5]芳烃(ATP5)，具有式I所示结构。本发明专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃在紫外光照射下可以显示出较好的黄白色荧光，且具有良好的溶解性；本发明专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃对Au

A Full Amino Column [5] Aromatics and Its Synthesis Method and Application in the Detection of Trivalent Gold Ions

【技术实现步骤摘要】
一种全氨基柱[5]芳烃及其合成方法和在检测三价金离子中的应用
本专利技术涉及荧光传感
，特别涉及一种全氨基柱[5]芳烃及其合成方法和在检测三价金离子中的应用。
技术介绍
一直以来人们对金元素的应用给予了极大的关注，金元素是众多金属元素中比较重要的一种，不仅可以用来做黄金饰品，而基于其独特的理化性质被广泛应用于金纳米材料、催化和传感等方面。虽然金元素在材料科学中存在着至关重要的作用，但研究证明，可溶性金元素如氯金酸盐等在人体内具有潜在的毒性，当积累一定浓度时，金离子会通过与生物分子的不可逆相互作用而对一些生物系统产生毒性，可以与蛋白质、DNA等相互作用干扰生物分子细胞组成，金离子还会对肝脏、肾脏和周围神经系统造成严重损害。因此，寻求一种高效简便的检测方法用来识别检测金离子具有重要意义的。近年来，荧光探针由于具有快速、简单、实时监测、检测限低等优点而受到研究者的广泛关注。2016年，Wang等设计合成了基于硼-二吡咯甲烷(BODIPY)染料的单席夫碱荧光探针，该探针通过不可逆的C-N键水解反应对Au3+进行识别，当它受到特定波长的激发光照射时，探针发生分子内的电荷转移导致BODIPY的荧光淬灭，当加入Au3+后生成含有醛基的BODIPY，从而导致BODIPY的荧光增强，可用肉眼观察到上述现象的变化。同年，该课题组还合成了基于Au3+检测的硼二吡咯甲烷(BODIPY)衍生物的新型荧光探针。Kim等人设计了潜伏荧光团可以通过Au3+催化使香豆素发生成环反应产生强荧光，它是一种用于Au3+的高选择性和灵敏的荧光开启探针。自柱芳烃被发现以来，有关柱芳烃作为荧光传感器的应用吸引了许多研究者，如Yuan和Feng等人设计合成了一种三氮唑连接的8-羟基喹啉修饰的一种共聚柱[5]芳烃，它可以连续性检测识别钍(IV)离子和氟离子。Shi和Xia等人研究了基于水溶性柱[5]芳烃和含有罗丹明B的两亲物G1在水介质中实现了对Cu2+的响应性自组装。这种自组装系统显示出对Cu(II)的响应特性，进而可以识别水溶液中的Cu2+，并且赋予它们在各个领域(例如传感器、控制释放和药物传递)中潜在的应用。Yao等人还构建了一种基于柱芳烃的分子识别和金属配位驱动的荧光超分子聚合物。由于三联吡啶可以稳定地络合Zn2+客体，所以他们报道了一种Zn2+响应的荧光柱[5]芳烃，通过Zn2+与三联吡啶基团间的配位，来实现对Zn2+的识别。但是，目前能够用于识别金离子的柱芳烃仍然较少。鉴于此，研究一种能够识别金离子的柱芳烃，利用柱芳烃的荧光构筑金属离子荧光传感器具有重要意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种全氨基柱[5]芳烃及其合成方法和在检测三价金离子中的应用。本专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃对Au3+的识别有专一性，且不受pH值的影响，并且本专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃的合成方法简便，无需进行叠氮化反应、还原反应等具有危险性的步骤。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种全氨基柱[5]芳烃，具有式I所示结构：本专利技术提供了上述方案所述全氨基柱[5]芳烃的合成方法，包括以下步骤：将全甲酯基柱[5]芳烃和乙二胺混合进行氨解反应，得到具有式I所示结构全氨基柱[5]芳烃；所述全甲酯基柱[5]芳烃具有式II所示结构：优选的，所述全甲酯基柱[5]芳烃和乙二胺的用量比为5mmol：4～6mL。优选的，所述氨解反应的温度为100～120℃，时间为11～13h。优选的，所述氨解反应后还包括对所得氨解反应液进行后处理，所述后处理包括以下步骤：将氨解反应液旋干后将剩余固体溶解于水中，得到溶解液；将所述溶解液用有机溶剂萃取，得到水相；将所述水相旋干，然后将得到的固体进行真空干燥，得到纯净的全氨基柱[5]芳烃。优选的，所述萃取用有机溶剂为氯仿；所述萃取的次数为3～5次。本专利技术提供了上述方案所述全氨基柱[5]芳烃作为荧光传感器在检测Au3+中的应用。优选的，所述Au3+为水溶液中的Au3+。优选的，所述检测的pH值为1～14。优选的，所述全氨基柱[5]芳烃检测Au3+的最低检测限为7.59×10-8mol·L-1。本专利技术提供了一种全氨基柱[5]芳烃(ATP5)，具有式I所示结构。本专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃在紫外光照射下可以显示出较好的黄白色荧光，并且其结构中含有较多的氨基，具有良好的溶解性；本专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃在Au3+的作用下能够发生荧光淬灭，对Au3+的识别有专一性，无论是在酸性还是碱性环境中ATP5都对Au3+有较好的识别性能，其识别作用不受pH的影响。将本专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃作为荧光传感器检测水溶液中的Au3+，最低检测限可以达到7.59×10-8mol·L-1。本专利技术还提供了所述全氨基柱[5]芳烃的合成方法，本专利技术提供的合成方法利用乙二胺既作为反应原料又作为溶剂，通过氨解反应能成功将氨基修饰在柱芳烃上，本专利技术提供的在柱芳烃上修饰氨基的方法简便，可以省去传统方法中的叠氮化反应、还原反应等具有一定危险性的步骤，并且后处理简单，能够快速高效的合成目标产物。附图说明图1为实施例2中ATP5固体的紫外灯照射图片；图2为实施例2中ATP5溶解在不同溶剂中的紫外灯照射图片；图3为实施例2中ATP5水溶液中加入5eq的不同金属离子后的荧光光谱图；图4为实施例2中Job曲线的测定结果，其中(a)为ATP5与Au3+络合的Job曲线图；(b)Job曲线图的荧光全扫描；图5为实施例2中不同pH环境下ATP5检测Au3+的荧光强度；图6为实施例2中ATP5水溶液中加入2eq的不同金属离子后的荧光强度；图7为实施例2中ATP5与Au3+的荧光滴定图；图8为实施例2中ATP5荧光强度随Au3+浓度的变化趋势图；图9为不同浓度的Au3+和ATP5在D2O中的1HNMR谱；图10为ATP5与Au3+的结合模式示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种全氨基柱[5]芳烃(ATP5)，具有式I所示结构：本专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃在紫外光照射下可以显示出较好的黄白色荧光，并且其结构中含有较多的氨基，因而具有良好的溶解性；本专利技术提供的全氨基柱[5]芳烃能够和水溶液中Au3+发生络合，在Au3+的作用下发生荧光淬灭，从而实现对Au3+的识别，本专利技术的全氨基柱[5]芳烃对Au3+的识别有专一性，且识别作用不受pH的影响，能够作为荧光传感器实现对Au3+的定量检测。本专利技术提供了上述方案所述全氨基柱[5]芳烃的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将全甲酯基柱[5]芳烃和乙二胺混合进行氨解反应，得到具有式I所示结构全氨基柱[5]芳烃；所述全甲酯基柱[5]芳烃具有式II所示结构：本专利技术对所述全甲酯基柱[5]芳烃的来源没有用特殊要求，使用市售商品或使用本领域技术人员熟知的方法进行制备均可。在本专利技术的具体实施例中中，所述全甲酯基柱[5]芳烃的制备方法优选包括以下步骤：(1)在BF3·OEt2催化下，将对甲氧基苯和多聚甲醛进行共聚反应，得到全甲基柱[5]芳烃；(2)在三溴化硼作用下，将所述全甲基柱[5]芳烃进行去甲基反应，得到全羟基柱[5]芳烃；(3)在碳酸钾作用下，将所述全羟基柱[5]芳烃和氯乙酸甲酯进行取代反应，得到全甲酯基柱[5]芳烃。本专利技术在BF3·OEt2催化下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全氨基柱[5]芳烃，其特征在于，具有式I所示结构：

【技术特征摘要】
1.一种全氨基柱[5]芳烃，其特征在于，具有式I所示结构：2.权利要求1所述全氨基柱[5]芳烃的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：将全甲酯基柱[5]芳烃和乙二胺混合进行氨解反应，得到具有式I所示结构全氨基柱[5]芳烃；所述全甲酯基柱[5]芳烃具有式II所示结构：3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述全甲酯基柱[5]芳烃和乙二胺的用量比为5mmol：4～6mL。4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述氨解反应的温度为100～120℃，时间为11～13h。5.根据权利要求2、3或4所述的合成方法，其特征在于，所述氨解反应后还包括对所得氨解反应液进行后处理，所述后处理包括以下步骤：将氨...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨丽娟，杨俊丽，荀玉鹏，杨云汉，魏可可，保秋连，古捷，
申请(专利权)人：云南民族大学，
类型：发明
国别省市：云南,53