一种用于检测光气的荧光探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种用于检测光气的荧光探针，所述荧光探针为2‑(1‑苯基咪唑并[1,5‑a]吡啶‑3‑基)苯胺。本发明专利技术还提供了用于合成该荧光探针的中间体，该荧光探针以及中间体的制备方法，进一步地还提供了该荧光探针的应用。本发明专利技术得到的检测光气的荧光探针PMPY‑NH

【技术实现步骤摘要】
一种用于检测光气的荧光探针及其制备方法和应用
本专利技术属于化学检测
，具体涉及光气检测
，尤其涉及一种基于咪唑并[1,5-a]吡啶母体环的光气检测荧光探针及其合成方法与应用。
技术介绍
光气(COCl2)是一种具有剧毒的气体，在第一次世界大战中被用作化学战剂(CWA)导致了大量的人员伤亡。这种无色气体是具有极强肺刺激性的毒物，吸入后不会立即引起刺激，但在数小时后会出现严重的肺部并发症，甚至导致死亡。这种中毒特性使光气难以察觉，并增加了死亡风险。与沙林和梭曼等其他化学战剂的生产和使用受到国际法律的严格管制和禁止不同，光气由于在制药，农药等生产中具有广泛而重要的应用，因此更容易获得。鉴于光气在工业事故中的意外泄漏以及恐怖分子的潜在滥用，光气实际上对公共健康和安全构成了巨大威胁。到目前为止，检测光气的方法多种多样，但大多需要昂贵的仪器和复杂的操作，如何对光气及其替代品进行准确、快速地现场分析监测，为及时采取合适的应对措施提供依据，是现在亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种检测光气的荧光探针，并制成吸附有探针的便携式试纸，它适于在溶液、气相条件下检测光气；本专利技术同时提供具体合成方法与应用。本专利技术提供的技术方案如下：一种用于检测光气的荧光探针，所述荧光探针为2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)苯胺，其化学结构式为：本专利技术的另一方面提供了一种用于合成上述的荧光探针的中间体，其特征在于，所述中间体为2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)硝基苯，其化学结构式为：本专利技术进一步提供了荧光探针的中间体的制备方法，包括：1)将2-苯甲酰吡啶、2-硝基苯甲醛和乙酸铵溶解于冰醋酸中，将混合液搅拌回流；2)反应完成后，除去冰醋酸，并调节产物的pH至碱性，然后以有机溶剂萃取；3)收集有机相并脱水干燥，除去有机溶剂后得到粗产物；4)粗产物通过硅胶柱色谱纯化，即得。在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤1)中2-苯甲酰吡啶、2-硝基苯甲醛和乙酸铵三者的摩尔比为：1:1.5-2.5:5。在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤1)中回流温度为70-100℃。在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤2)中使用饱和碳酸钠调节pH，优选地，调节后的pH值为9-11。在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤2)和3)中所述有机溶剂选自二氯甲烷、乙腈、氯仿中的一种。本专利技术还提供了上述用于检测光气的荧光探针的制备方法，包括：a)将权利要求2所述的中间体2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)硝基苯和氯化亚锡溶解于混合溶剂中，加入少许浓盐酸，将混合物在氮气气氛下回流；所述混合溶剂由乙醇和乙酸乙酯以1-3:1的体积比混合得到；优选地，所述浓盐酸的加入量与乙醇和乙酸乙酯混合溶液的体积比35:2；b)反应完成后，调节pH至碱性，过滤收集滤液，用乙酸乙酯萃取；c)收集有机相并脱水干燥，除去溶剂后得到探针2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)苯胺。在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤a)中中间体2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)硝基苯和氯化亚锡的最优摩尔比为1:10-15。在根据本专利技术的一个实施方案中，步骤b)中使用氢氧化钠调节pH，调节后的pH值为8-10。本专利技术的再一方面提供了上述荧光探针在检测光气或制备光气检测试剂中的应用。本专利技术得到的检测光气的荧光探针PMPY-NH2在不同溶液环境下对于光气具有高选择性、高灵敏度的特征；同时，利用PMPY-NH2制备的便携式试纸条能够对气相中的光气进行检测，成本低、选择性好，具有良好的应用前景。附图说明图1是实施例1探针PMPY-NH2合成路线图。图2是实施例1制备的中间产物2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)硝基苯的核磁1HNMR图谱。图3是实施例1制备的中间产物2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)硝基苯的核磁13CNMR图谱。图4是实施例1制备的中间产物2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)硝基苯的ESI-MS图谱。图5是实施例1制备的探针PMPY-NH2的核磁1HNMR图谱。图6是实施例1制备的探针PMPY-NH2的核磁13CNMR图谱。图7是实施例1制备的探针PMPY-NH2的ESI-MS图谱。图8是实施例2探针PMPY-NH2(10μM)在溶液中对光气(10μM)响应的455nm处荧光强度随时间的变化曲线(激发波长为380nm)。图9是实施例2探针PMPY-NH2(10μM)在溶液中对光气(0-10μM)响应的荧光光谱图(激发波长为380nm)。图10是实施例2探针PMPY-NH2(10μM)在溶液中对光气响应的455nm处荧光强度随光气浓度(0-10μM)变化的荧光滴定曲线图(激发波长为380nm)。图11是实施例2探针PMPY-NH2(10μM)在溶液中对0-1μM光气响应可见光及365nm紫外灯下的图片。图12是实施例2探针PMPY-NH2(10μM)在溶液中对不同分析物(Blank,HCHO,HCl,SOCl2,CH3COCl,CH2ClCOCl,(COCl)2,TsCl,POCl3,DCNP,DCP,Triphosgene)响应的荧光光谱图(激发波长为380nm)。图13是实施例3附有探针PMPY-NH2的便携式试纸对气相中0-4ppm光气的响应示意图(365nm紫外灯下)。图14是实施例3附有探针PMPY-NH2的便携式试纸对气相中酰氯类干扰物及神经毒剂类似物的响应示意图。具体实施方式以下实施例用于说明本申请，但不用来限制本申请的范围。下面将更详细地描述本申请的具体实施例。提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请的范围完整的传达给本领域的技术人员。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。如无特殊说明，本专利技术中所用到的试剂均可以商购途径购买得到。实施例1探针PMPY-NH2的合成按照下列路线进行反应。如图1所示，本专利技术所述检测光气的荧光探针PMPY-NH2具体合成操作如下：(1)将2-苯甲酰吡啶(3.0mmol,0.5496g)、2-硝基苯甲醛(6.0mmol,0.9521g)和乙酸铵(15.0mmol,1.1562g)溶解在装有17mL冰醋酸的圆底烧瓶中，将混合物在90℃下搅拌回流5h。反应完成后，将冰醋酸减压蒸发，用饱和碳酸钠溶液调节产物的pH至9-11，并用二氯甲烷萃取。收集有机相并用无水硫酸钠干燥，旋干溶剂得到粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于检测光气的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针为2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)苯胺，其化学结构式为：/n

【技术特征摘要】
1.一种用于检测光气的荧光探针，其特征在于，所述荧光探针为2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)苯胺，其化学结构式为：





2.一种用于合成如权利要求1所述的荧光探针的中间体，其特征在于，所述中间体为2-(1-苯基咪唑并[1,5-a]吡啶-3-基)硝基苯，其化学结构式为：





3.如权利要求2所述的荧光探针的中间体的制备方法，其特征在于，包括：
1)将2-苯甲酰吡啶、2-硝基苯甲醛和乙酸铵溶解于冰醋酸中，将混合液搅拌回流；优选地，回流温度为70-100℃；
2)反应完成后，除去冰醋酸，并调节产物的pH至碱性，然后以有机溶剂萃取；
3)收集有机相并脱水干燥，除去有机溶剂后得到粗产物；
4)粗产物通过硅胶柱色谱纯化，即得。


4.如权利要求3所述的中间体的制备方法，其特征在于，步骤1)中2-苯甲酰吡啶、2-硝基苯甲醛和乙酸铵三者的摩尔比为：1:1.5-2.5:5。


5.如权利要求3所述的中间体的制备方法，其特征在于，步骤2)中使用饱和碳酸钠调节pH，优选地，调节后的pH值为9-11。


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【专利技术属性】
技术研发人员：孙志伟，杨磊，赵杰，王锋，尤进茂，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37