三足柱[5]芳烃的合成及其检测和吸附甲基紫精的应用制造技术

本发明专利技术合成了一种三足柱[5]芳烃化合物QP5，是由柱[5]芳烃（P5）和三吡啶基三苯胺（TPA）在乙腈中回流而得。荧光光谱实验数据表明，当在QP5的DMSO溶液中加入甲基紫精时，QP5的荧光强度减弱，并且溶液的颜色由橙黄色变暗。核磁滴定实验表明，QP5与甲基紫精JG在DMSO中具有很好的络合作用，因此，在检测和去除环境中的甲基紫精方面具有很好的应用。

Synthesis of tripodal [5] arene and its application in detection and adsorption of Methyl Viologen

【技术实现步骤摘要】
三足柱[5]芳烃的合成及其检测和吸附甲基紫精的应用
本专利技术涉及一种柱[5]芳烃，尤其涉及一种三足柱[5]芳烃及其合成；本专利技术同时涉及三足柱[5]芳烃在检测和吸附甲基紫精的应用，属于化学合成
及阳离子盐检测

技术介绍
百草枯，化学名：N,N-二甲基-4-4-联吡啶阳离子盐，又名甲基紫精，简写为JG，其结构式：百草枯是一种具有接触性和内吸附性的快速杀菌除草剂。它的有效成分对叶绿体层膜破坏力极强，使光合作用和叶绿素合成很快中止，接触土壤后迅速与土壤结合而钝化。同时，也可以被植物的绿色组织迅速吸收，导致其死亡。现如今随着农业的快速发展，除草剂和农作物产品在现代农业中是必不可少的。然而，它们的使用对人类、动物和环境都有潜在的风险。当它被用作杀虫剂时，它一定会对水资源造成威胁。因此，检测环境中百草枯具有十分重要的意义。柱芳烃是继冠谜、环糊精、杯芳烃，葫芦脲之后的第五代大环主体分子，2008年由Ogoshi首次报道。柱芳烃作为一类新型的大环宿主分子，具有独特的结构和易于功能化的性质。由于其均匀的柱状结构、易于制备和功能化、刚性结构和富电子腔，这些独特的性质使柱芳烃成为一种优良的主体分子。并且在药物释放、细胞成像、分离吸附、相转移催化、荧光传感等领域受到越来越多的关注。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三足柱[5]芳烃及其合成方法；本专利技术的目的另一目的是对上述三足柱[5]芳烃对百草枯的识别和吸附性能进行研究。一、三足柱[5]芳烃的合成r>将柱[5]芳烃（P5）与三吡啶基三苯胺（TPA）分散于乙腈中，于85℃~90℃回流反应84h~96h；待反应结束后冷却至室温，抽滤，所得固体用乙腈洗涤3~5次，真空干燥，即得三足柱[5]芳烃，标记为QP5。柱[5]芳烃（P5）与三吡啶基三苯胺（TPA）的摩尔比为3:1~3.5:1。柱[5]芳烃（P5）的结构式如下：三吡啶基三苯胺（TPA）的结构式如下：三足柱[5]芳烃的结构式如下：二、三足柱[5]芳烃与甲基紫精的络合作用1、QP5对JG的荧光滴定为了研究主体化合物QP5对甲基紫精JG的络合能力，我们进行了荧光滴定。移取2mLQP5(1×10﹣4mol/L)溶液中于荧光比色皿中，随着甲基紫精当量的增加，在λ=560nm的发射峰逐渐降低，当加入58.75倍当量的JG时QP5荧光强度基本保持不变，说明QP5与甲基紫精JG完全发生络合作用，使QP5荧光发生猝灭（如图1所示），并且最低检测限为3.56×10-7M（如图2所示）。2、核磁滴定实验为了研究主客体识别机理，我们做了主客体的核磁滴定实验，向QP5的DMSO溶液中（2×10-4mol/L）分别加入1.0、2.0、3.0倍当量的甲基紫精的DMSO溶液，观察核磁氢谱中质子峰的移动。图3为QP5加入JG的核磁滴定（从下到上依次QP5，QP5+1.0equiv.JG，QP5+2.0equiv.JG，QP5+3.0equiv.JG，JG）。从核磁滴定实验中可以看出，随着客体JG的加入，JG的氢质子Ha，Hb，Hc均向低场移动，同时QP5的氢质子H1，H2，H3，H4也均向低场移动。上述现象均说明主体QP5和客体JG发生络合。3、QP5和JG的络合比的确定为了确定主体分子QP5和JG的络合比，将称取少量主体分子QP5与客体JG混合于1.5mL离心管中加入DMSO溶液使其溶解，然后移取0.5mL该溶液用乙腈溶液进行稀释至无色，对其络合比进行质谱分析。图4为QP5与JG络合后的质谱。通过图4的质谱数据，在4508.03处出现质谱峰，经过分析为[QP5+3JG-OH]-质谱峰，说明QP5和JG的络合比为1:3。基于三足柱[5]芳烃QP5和客体JG发生络合的原理，QP5可以用于吸附和检测环境中甲基紫精。4、QP5吸附JG的性能称取1.1mg的甲基紫精JG于比色管中，加入25mL的蒸馏水使其溶解，浓度为1×10﹣4mol/L，然后移取5mL于10mL离心管中，加入2mg主体化合物QP5，常温下搅拌，每隔30min取清液并测量吸光度，直到吸光度保持不变。图5为QP5吸附JG后的紫外吸收光谱。如图5所示，在没有加入QP5时，JG吸光度为2.723，加入QP5后，经过4h后，JG吸光度降低到0.193且保持不变，通过计算残留在水溶液的JG浓度为9.9×10﹣6mol/L，说明在水溶液中主体化合物QP5可以高效的吸附客体JG。因此，三足柱[5]芳烃QP5对于水的JG具有很好的吸附作用。5、QP5检测JG的性能称取4.4mg的甲基紫精JG于10mL比色管中，加入10mL蒸馏水使其完全溶解，其浓度为1×10﹣3mol/L，然后分别稀释浓度至8×10﹣5mol/L、6×10﹣5mol/L、4×10﹣5mol/L、2×10﹣5mol/L、1×10﹣5mol/L、8×10﹣6mol/L、6×10﹣6mol/L于10mL比色管中；然后，对其通过紫外可见光谱进行分析测量，在λ=254nm处吸光度为纵坐标，浓度为横坐标绘制标准曲线。图6为客体JG不同浓度绘制的标准曲线。由图6可知，在6×10﹣6mol/L~8×10﹣5mol/L浓度范围内，环境中甲基紫精的浓度与三足柱[5]芳烃QP5呈如下线性关系：Y=﹣0.05284+24.60652X，其中，横坐标X为浓度，单位：mmol/L；纵坐标Y为吸光度，单位：mol/g；相关系数R2=0.99845。综上所述，本专利技术涉及合成了一种三足柱[5]芳烃主体化合物QP5，其与甲基紫精JG在DMSO溶液中具有很好的络合作用，因此在检测和去除环境中的甲基紫精方面具有很好的应用价值。附图说明图1主体化合物QP5对JG的荧光滴定。图2主体化合物QP5对JG的荧光最低检测限。图3为QP5中加入JG的核磁滴定。图4为QP5与JG络合后的质谱。图5为QP5吸附JG后的紫外吸收光谱。图6为JG在不同浓度绘制的标准曲线。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术三足柱[5]芳烃QP5的合成及在检测和吸附JG的应用作进一步说明。实施例1、QP5的合成（1）三吡啶基三苯胺的合成：根据文献[H.C.Ma,M.Y.Yang,S.X.Zhang,P.Yin,T.Wang,Y.Yang,Z.Q.Lei,Y.C.Ma,Y.F.QinandZ.M.Yang,Analyst,2019,144,536–542.]合成化合物三吡啶基三苯胺（TPA）；（2）化合物P5的合成；根据文献[T.Ogoshi,T.A.YamagishiandY.Nakamoto,ChemRev.,2016,116,7937−8002.]合成化合物P5；（3）三足柱[5]芳烃QP5的合成：于100mL的圆底烧瓶中加入0.4374g（0.4860mmol）柱[5]芳烃（P5）本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三足柱[5]芳烃化合物，其结构式如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种三足柱[5]芳烃化合物，其结构式如下：

。


2.如权利要求1所述一种三足柱[5]芳烃化合物的合成方法，是将柱[5]芳烃（P5）与三吡啶基三苯胺（TPA）分散于乙腈中，于85℃~90℃回流反应84h~96h；待反应结束后冷却至室温，抽滤，所得固体用乙腈洗涤3~5次，真空干燥，即得三足柱[5]芳烃。


3.如权利要求2所述一种三足柱[5]芳烃化合物的合成方法，其特征在于：柱[5]芳烃（P5）与三吡啶基三苯胺（TPA）的摩尔比为3...

【专利技术属性】
技术研发人员：林奇，张云飞，江晓梅，魏太保，张有明，姚虹，
申请(专利权)人：西北师范大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62