含四苯乙烯单元的新型荧光化合物、制备方法及其在微塑料染色示踪检测中的应用技术

本发明专利技术涉及含有四苯乙烯单元的新型荧光分子化合物，其制备方法及其在微塑料染色示踪检测中的应用。本发明专利技术中所设计的化合物，具有式I所示的结构。本发明专利技术中的化合物可作为微塑料荧光染料，以提供一种微塑料染色的新技术，在检测微塑料环境行为等研究方面具有应用价值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
含四苯乙烯单元的新型荧光化合物、制备方法及其在微塑料染色示踪检测中的应用


[0001]本专利技术涉及基于四苯乙烯单元的新型荧光分子研究领域。本专利技术涉及含有四苯乙烯单元的新型荧光化合物的设计，其制备方法及其在微塑料染色示踪检测中的应用。

技术介绍

[0002]微塑料通常指有效直径小于5mm的塑料碎片、薄膜、颗粒和纤维，纳塑料目前比较普遍的定义是小于1μm的塑料颗粒。微塑料和纳塑料作为一类新型污染物，能够通过多种方式进入环境中，并被生物摄入体内，随食物链迁移和富集。微塑料作为一种具有多种动态变化特征及空间分布不均一的复合污染物，不仅自身是一种污染物，而且还可以作为其他污染物的载体。微塑料的生态风险和毒性效应逐渐受到关注，近年来有关微塑料的研究论文数量呈指数增长。目前微塑料的研究重点主要在赋存、分布、源汇、迁移、转化和毒性效应等方面，且研究重心已经从海洋及沿海地区逐渐转移到淡水环境中。微塑料污染问题已经到了亟待解决的地步。
[0003]微塑料有粒径小、形状各异、类型多、不易直接通过肉眼观察等特点，环境中微塑料分布具有范围广、介质多、空间不均一等特征。这些特点在一定程度上对直接从环境样中挑选微塑料增加了难度。染色法作为一种辅助鉴别微塑料的方法，近年来已在部分研究中得到了验证。目前使用的染色剂主要有尼罗红等，但是这类染色剂存在对聚苯乙烯等微塑料染色效果不理想的问题。
[0004]荧光分子由于其独特的光学性质受到普遍关注，通过荧光分子对合成材料和生物组织染色，借助荧光共聚焦显微镜可以有效地对它们进行高度特异性的可视化观察。荧光分子已广泛应用于环境监测和生物分子检测等相关领域。本专利技术中所设计的含有四苯乙烯单元的荧光分子具有新颖的化学结构，是一类对多种微塑料具有强染色功能的新型荧光染料。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种含四苯乙烯单元的新型荧光分子，其结构如式(I)如下所示。
[0006][0007]本专利技术的另一目的是将上述化合物作为微塑料荧光染料，以提供一种微塑料染色和检测的新技术。
[0008]为达到上述专利技术目的，本专利技术提出以下技术方案：
[0009]本专利技术的四苯乙烯单元的荧光化合物(I)的制备方法采用两步法合成(反应式1,2)。
[0010][0011]具体步骤如下：
[0012]反应式1、利用三苯溴乙烯与4
‑
甲酰基苯硼酸反应，制备含有醛基的四苯乙烯模块化合物4
‑
(1,2,2
‑
三苯基乙烯基)苯甲醛。
[0013]反应式2、4
‑
(1,2,2
‑
三苯基乙烯基)苯甲醛，通过与8
‑
羟基久洛里定反应，制备得到荧光化合物I。
[0014]本专利技术所制备的含四苯乙烯单元的新型荧光化合物，采用了两步法合成，合成路线简单并易于操作。该化合物具有较好的亲脂性和良好的荧光强度，容易与微塑料结合并在荧光共聚焦显微镜下观测，极大地提高了微塑料的检测灵敏度，化合物I具有良好的光稳定性和化学稳定性等优点。
[0015]检测时，含不同量的微塑料和荧光分子(式I所述化合物)在醇溶液中充分混合摇匀，于60℃超声震荡30min，经抽滤、洗涤得到染色后的微塑料。我们所专利技术的含四苯乙烯单元的新型荧光化合物及其对微塑料的染色方法，在微塑料环境行为等研究方面具有潜在的应用前景。
附图说明
[0016]图1为式I化合物化学结构式。
[0017]图2为本专利技术中原料4
‑
(1,2,2
‑
三苯基乙烯基)苯甲醛合成路线图；
[0018]图3为本专利技术中所提供式I化合物的合成路线图；
[0019]图4为10μM式I化合物在甲醇中的荧光激发和发射光谱图；
[0020]图5为10μM式I化合物在不同溶剂中的荧光光谱图；
[0021]图6为10μM式I化合物在不同溶剂中紫外光谱图；
[0022]图7为式I化合物染色后的聚氯乙烯微塑料荧光显微镜照片；
[0023]图8为式I化合物染色后的聚苯乙烯微塑料荧光显微镜照片；
[0024]图9为式I化合物染色后的聚四氟乙烯微塑料荧光显微镜照片；
[0025]图10为式I化合物染色后的聚甲基丙烯酸甲酯微塑料荧光显微镜照片；
[0026]图11为式I化合物染色后的聚对苯二甲酸乙二酯微塑料荧光显微镜照片；
[0027]图12为式I化合物染色后的聚苯硫醚微塑料荧光显微镜照片；
[0028]图13为式I化合物染色后的聚苯乙烯微塑料在黄豆芽表皮上示踪荧光显微镜照片；
[0029]图14为式I化合物染色后的聚苯乙烯微塑料在绿豆芽表皮上示踪荧光显微镜照片。
具体实施方式
[0030]下面通过实例对本专利技术做进一步的说明：
[0031]实施例1
[0032]式I化合物的合成。
[0033]附图1示出了I化合物的化学结构式，附图2和3示出了式I化合物的合成路线图。
[0034]合成步骤：
[0035]步骤A：4
‑
(1,2,2
‑
三苯基乙烯基)苯甲醛的合成
[0036]将三苯溴乙烯(3.35g),4
‑
甲酰基苯硼酸(2.25g)and四丁基溴化铵(0.32g,1.0mmol)加入250mL三颈烧瓶，搭建回流装置，氮气氛下向圆底烧瓶内加入碳酸钾水溶液(2.0M,18mL)和甲苯(60mL)，室温下搅拌30分钟后，向圆底烧瓶内加入Pd(PPh3)4(0.01g,8.70
×
10
‑3mmol)，将体系加热至90℃回流24小时，待反应完全后，将产物倒入200毫升水中，用乙酸乙酯萃取3次，每次200毫升乙酸乙酯，有机相经无水硫酸钠干燥后，过滤并用旋转蒸发仪除去溶剂，粗产物经硅胶柱层析(流动相为二氯甲烷/正己烷1:2)纯化，得到4
‑
(1,2,2
‑
三苯基乙烯基)苯甲醛(3.45g，95.7％)。
[0037]步骤B：式I化合物的合成
[0038]4‑
(1,2,2
‑
三苯基乙烯基)苯甲醛(360mg,0.1mmol)和8
‑
羟基久洛里定(416mg,
0.22mmol)加入装有25mL丙酸的100mL的圆底烧瓶中，然后加入对甲基苯磺酸(17mg,0.01mmol)，反应在90℃回流8小时后，用旋转蒸发仪除去丙酸，向烧瓶里加入50mL二氯甲烷和四氯苯醌(490mg,0.2mmol),室温下搅拌6小时,旋蒸除去溶剂。残余物用中性氧化铝柱分离，得式I化合物(74.5mg，产率10.6％)。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ2.03(quint,4H),2.11(quint,4H),2.74(t,4H),3.03(t,4H),3.57(quint,8H),6.74(s,2H),7.04
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含四苯乙烯单元的新型荧光分子，其特征在于，具有以下式I所述结构。2.制备权利要求1所述的化合物的方法，包括以下步骤：步骤A、利用三苯溴乙烯与4
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甲酰基苯硼酸反应，制备含有醛基的四苯乙烯模块化合物4
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(1,2,2
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【专利技术属性】
技术研发人员：邢国文，高杰磊，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：