基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜及制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一类基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜及制备方法和应用，所述邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物兼具均苯四甲酸二酰亚胺和碳硼烷二者优良性质，其中碳硼烷的引入改善了均苯四甲酸二酰亚胺共轭面小的问题，使其具有更丰富的发光性质。与此同时，基于该衍生物所制备的荧光传感薄膜对苯胺蒸气表现出超灵敏、高选择性和快速的响应。该荧光传感薄膜对苯胺具有0.1ppt的低检出限和对水分及其他挥发性有机化合物(VOCs)的抗干扰能力，可用于肺癌患者呼吸监测。呼吸监测。呼吸监测。

【技术实现步骤摘要】
基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜及制备方法和应用


[0001]本专利技术属于荧光传感薄膜
，具体涉及一类基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜，以及所述衍生物的制备方法和荧光传感薄膜的应用。

技术介绍

[0002]近年来，人体代谢组学中的一个新兴分支——挥发组学得到科学家的广泛关注，其主要研究的是人体代谢过程相关的挥发性有机气体(VOCs)。当人体患有某些疾病时，相对应的生命过程会出现异常或发生变化，特定组织和体液释放的相应VOCs的组成(种类和含量)也会随之改变。因此，通过定性或定量分析患者呼气中释放的VOCs可以实现对早期疾病的快速、实时、非侵入式的监测，具有突出的应用价值。
[0003]在众多的VOCs传感器中，薄膜基荧光传感器是基于薄膜活性层中荧光分子激发态对周围微环境变化的敏感性而获得响应信号的一种器件，其具有灵敏度高、设计性强、便于集成、操作简便等优点，受到人们的广泛关注。薄膜基荧光传感器的核心是荧光化合物，其充当探针分子与分析物发生相互作用。在众多的荧光化合物中，芳香二酰亚胺及其衍生物以其独特的光电特性、优异的光化学稳定性备受关注。其中，均苯四甲酸二酰亚胺(PMI)结构最为简单，可以通过均苯四甲酸二酐与各种胺的一步反应得到。并且，其衍生物制备路线简单、转化率高且易于纯化，在大规模合成中具有优势。因此，设计和合成结构新型的PMI荧光衍生物具有极大的应用价值。

技术实现思路

[0004]本专利技术合成了一系列邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物，该类荧光化合物光化学稳定性好，且具有优异的芳香胺响应，基于该类化合物的荧光传感薄膜实现了高湿度环境中苯胺蒸汽的灵敏响应，检测限可低至0.1 ppt，并且响应速度快、选择性好、可重复使用。
[0005]针对上述目的，本专利技术提供的基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜，所述衍生物的结构式如下所示：
[0006][0007]式中
·
代表BH，R1、R2各自独立的代表
‑
H、C1～C
12
烷基中任意一种，且R1、 R2不同时为
‑
H。优选所述R1、R2均代表
‑
CH2CH3或
‑
(CH2)2CH3或
‑
(CH2)3CH3；或者R1代表
‑
CH3，R2代表
‑
(CH2)2CH3或
‑
(CH2)5CH3或
‑
(CH2)6CH3；或者R1代表
‑
H，R2代表
‑
CH(CH2CH3)(CH2CH2CH2CH3)。
[0008]上述邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的制备方法包括以下步骤：
[0009][0010]1、在无水无氧条件下，将1
‑
溴
‑4‑
(苯基乙炔基)苯和十硼烷完全溶解于无水甲苯，然后加入N,N
‑
二甲基苯胺，在90～120℃下回流20～30h，反应结束后，分离纯化产物，得到白色固体化合物1。
[0011]2、在无水无氧条件下，将化合物1、双(三苯基膦)二氯化钯和碘化亚铜加入到无水四氢呋喃和无水三乙胺的混合液中，完全溶解后，加入三甲基乙炔基硅，在60～100℃下搅拌20～30h，反应结束后，分离纯化产物，得到白色化合物2。
[0012]3、将碳酸钾、化合物2加入到无水四氢呋喃和无水甲醇的混合液中，在室温下搅拌1～5h，分离纯化产物，得到白色化合物3。
[0013]4、将3,6
‑
二溴均苯四甲酸二酐溶解于醋酸中，然后加入化合物4，在110～ 150℃下搅拌10～12h，待反应液冷却至室温后倒入超纯水中，搅拌2h，分离纯化产物，得到粉色固体化合物5。
[0014]5、在无水无氧条件下，将化合物3、化合物5、双(三苯基膦)二氯化钯和碘化亚铜加入到无水四氢呋喃和无水三乙胺的混合液中，在60～100℃下搅拌36～50h，反应结束后，分离纯化产物，得到邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物。
[0015]上述步骤1中，所述1
‑
溴
‑4‑
(苯基乙炔基)苯、十硼烷、N,N
‑
二甲基苯胺的摩尔比为1:1.2～1.6:3～5。
[0016]上述步骤2中，所述化合物1、双(三苯基膦)二氯化钯、碘化亚铜、三甲基乙炔基硅的摩尔比为1:0.03～0.06:0.03～0.06:1～2。
[0017]上述步骤3中，所述化合物2、碳酸钾的摩尔比为1:0.2～0.6。
[0018]上述步骤4中，所述3,6
‑
二溴均苯四甲酸二酐、化合物4的摩尔比为1:2～ 4。
[0019]上述步骤5中，所述化合物3、化合物5、双(三苯基膦)二氯化钯、碘化亚铜的摩尔比为1:0.2～0.6:0.03～0.06:0.03～0.06。
[0020]本专利技术基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜可用于检测苯胺。
[0021]本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术制备了一类基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜，所制备的荧光传感薄膜对肺癌的标志物苯胺具有优异的响应特性，为肺癌的实时可视化检测提供了依据。在后续测试中，所制备的荧光传感薄膜对苯胺蒸气表现出超灵敏、高选择性和快速的响应的同时具有非常良好的可重复性。此外，该荧光传感薄膜对苯胺蒸气的10
‑3ppt的低检出限和对水分及其他挥发性有机化合物(VOCs)的抗干扰能力，使得该荧光传感薄膜有望构建一种新型的便携式传感样机，可用于肺癌患者呼吸监测，从而实现对肺癌患者的早期诊断。
附图说明
[0023]图1是实施例1制备的化合物1的1H NMR谱图。
[0024]图2是实施例1制备的化合物1的
13
C NMR谱图。
[0025]图3是实施例1制备的化合物2的1H NMR谱图。
[0026]图4是实施例1制备的化合物2的
13
C NMR谱图。
[0027]图5是实施例1制备的化合物3的1H NMR谱图。
[0028]图6是实施例1制备的化合物3的
13
C NMR谱图。
[0029]图7是实施例1制备的化合物5
‑
1的1H NMR谱图。
[0030]图8是实施例1制备的化合物5
‑
1的
13
C NMR谱图。
[0031]图9是实施例1制备的化合物CB
‑
PMI的1H NMR谱图。
[0032]图10是实施例1制备的化合物CB
‑
PMI的
13
C NMR谱图。
[0033]图11是实施例1制备的化合物CB
‑
PMI的高分辨本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜，其特征在于，所述衍生物的结构式如下所示：式中
·
代表BH，R1、R2各自独立的代表
‑
H、C1～C
12
烷基中任意一种，且R1、R2不同时为
‑
H。2.根据权利要求1所述的基于邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的荧光传感薄膜，其特征在于，所述R1、R2均代表
‑
CH2CH3或
‑
(CH2)2CH3或
‑
(CH2)3CH3；或者R1代表
‑
CH3，R2代表
‑
(CH2)2CH3或
‑
(CH2)5CH3或
‑
(CH2)6CH3；或者R1代表
‑
H，R2代表
‑
CH(CH2CH3)(CH2CH2CH2CH3)。3.权利要求1所述的邻碳硼烷修饰的均苯四甲酸二酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)在无水无氧条件下，将1
‑
溴
‑4‑
(苯基乙炔基)苯和十硼烷完全溶解于无水甲苯，然后加入N,N
‑
二甲基苯胺，在90～120℃下回流20～30h，反应结束后，分离纯化产物，得到白色固体化合物1；(2)在无水无氧条件下，将化合物1、双(三苯基膦)二氯化钯和碘化亚铜加入到无水四氢呋喃和无水三乙胺的混合液中，完全溶解后，加入三甲基乙炔基硅，在60～100℃下搅拌20～30h，反应结束后，分离纯化产物，得到白色化合物2；
(3)将碳酸钾、化合物2加入到无水四氢呋喃和无水甲醇的混合液中，在室温下搅拌1～5h，分离纯化...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩南，高新翔，黄蓉蓉，方晚，尹子豪，刘悦，黄新宇，房喻，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：