一种双酯基取代-2-巯基咪唑并吩嗪荧光传感器及其合成和在乙二胺检测中的应用制造技术

本发明专利技术设计合成了一种基于双酯基取代

【技术实现步骤摘要】
一种双酯基取代
‑2‑
巯基咪唑并吩嗪荧光传感器及其合成和在乙二胺检测中的应用


[0001]本专利技术涉及一种能够选择性检测液相和气相中乙二胺（EDA）的荧光传感器及其合成方法；本专利技术同时还涉及该荧光传感器用于裸眼识别、荧光检测乙二胺，属于化学合成领域、有机挥发性污染物检测领域。

技术介绍

[0002]乙二胺（EDA）是一种广泛应用于化学工业原料及中间体。它具有强还原性和碱性，在医药、农业、染料和抗氧化剂领域有着重要的应用。然而，乙二胺具有高度的毒性且具有潜在的致癌性，目前已被确定为呼吸道感染的诊断疾病标志物，其蒸汽对皮肤和眼睛有强烈的刺激性和腐蚀性，甚至液体可致人体灼伤，长期接触或吸入乙二胺，会引起各种严重的疾病，例如肺炎、肺水肿、哮喘，甚至对肝脏和肾脏都有严重损害。不仅如此，乙二胺蒸汽还对环境具有一定的污染性，其泄漏会对环境和生态造成威胁，例如，水污染、土壤腐蚀等。因此，实时检测和分离溶液和空气中的乙二胺对人类健康和环境保护至关重要。目前已报道的乙二胺检测方法中仪器检测法由于需要使用昂贵仪器而有所局限。此外，大多数报道的化学传感器其传感方式太过单一，稳定性较差，在实际操作中不够便捷。因此，开发一种易于合成、低成本、高稳定、便于使用的能同时实现乙二胺溶液及其蒸汽的高选择性和高灵敏度检测的荧光传感器在环境科学领域具有重要的需求和应用前景。在本专利技术中，我们设计并合成了一种基于咪唑并吩嗪衍生物的荧光传感器（PAM）。该传感器可以多通道检测乙二胺（EDA），且具有专一选择性和高灵敏度。该传感器分子具有易于合成、便于应用的优点。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种能同时实现对溶液相和气相中乙二胺（EDA）高效检测的荧光传感器及其合成方法；本专利技术的另一目的是提供上述荧光传感器在检测乙二胺中的应用。
[0004]一、荧光传感器分子及其合成本专利技术传感器分子的主体分子式为：C
19
H
16
N4O4S，标记为：PAM，结构式为：。
[0005]的合成：以丙酮为溶剂，先将氯乙酸甲酯、碘化钾和碳酸钾依次加入到上述反应溶剂中，在25~28℃下搅拌1~2小时。然后将2
‑
巯基咪唑并吩嗪P1加入到反应液中，于64~67℃下回流搅拌10~15 h，反应结束后，趁热抽滤并收集滤液。待滤液冷却至室温后析出沉淀，用
无水乙醇和丙酮洗涤，再通过DMF/H2O重结晶得到黄色产物，即为荧光传感器主体分子PAM。其中，2
‑
巯基咪唑并吩嗪和氯乙酸甲酯的摩尔比为1:2~1:3；氯乙酸甲酯与碘化钾的摩尔比为1:2；氯乙酸甲酯与碳酸钾的摩尔比为1:2。
[0006]的合成路线：传感器主体分子PAM的质谱和氢谱谱图见图1、图2。
[0007]一、荧光传感器的稳定性能图3为本专利技术荧光传感器PAM的EtOH溶液在不同pH下的荧光强度变化（λ
ex
=360 nm），pH值的范围是1~13。由图3可知，在pH值1~13范围内，传感器PAM的荧光强度基本保持稳定，这表明PAM能较好地适用于酸性、中性和碱性等各种环境条件。
[0008]图4为本专利技术荧光传感器PAM的EtOH溶液在不同时间下的荧光强度变化。由图3可知，随着时间的增加（0~120h），传感器PAM的荧光强度在120小时内变化相对较小，基本保持稳定。
[0009]因此，荧光传感器PAM具有灵活的pH范围和较为理想的光学稳定性。
[0010]二、荧光传感器对乙二胺（EDA）的检测性能图5为本专利技术荧光传感器PAM的EtOH溶液中加入EDA后的荧光光谱（λ
ex
=360 nm）。由图5的结果显示：EDA的加入，能使传感器PAM溶液的发射峰红移，并且其荧光强度明显降低。同时，在365 nm紫外灯照射下观察到PAM溶液的荧光颜色由原来的浅绿色变为亮黄色。
[0011]图6为本专利技术荧光传感器PAM的EtOH溶液中加入EDA后的紫外光谱（λ
ex
=360 nm）。由图6的结果显示：EDA的加入，能使传感器PAM溶液在390 nm处的吸收峰变宽并明显降低，同时溶液颜色显现出从黄色变为橙色的明显视觉变化效果。
[0012]图7为本专利技术荧光传感器PAM的EtOH溶液中分别加入乙二胺、丙酮、甲醇、乙腈、甲醛、氨水、二氯甲烷、乙酸乙酯、氯仿、四氢呋喃、吡啶、2
‑
正丁胺、乙醇胺后的荧光光谱。图7显示，与 EDA 相比传感器PAM溶液在峰位移和荧光强度的降低方面没有如此明显变化，这充分说明了PAM在EtOH溶液中能够单一选择性荧光检测溶液相中的乙二胺。
[0013]图8为本专利技术荧光传感器PAM固体粉末分别暴露于2
‑
正丁胺、乙醇胺、乙二胺、水合肼、丙酮、氨水、甲醇、乙腈、二氯甲烷、甲醛、氯仿、四氢呋喃、吡啶、乙酸乙酯蒸汽时的荧光变化。由图8的结果显示，只有乙二胺蒸汽能使PAM固体粉末的黄色荧光被猝灭，这充分说明了PAM能够单一选择性荧光检测乙二胺蒸汽。
[0014]图9、10分别为本专利技术荧光传感器PAM的EtOH溶液中加入EDA后的荧光滴定和最低检测限。由图9显示，传感器PAM对EDA的荧光最低检测限为6.98
ꢀ×ꢀ
10
‑7M，这表明该荧光传感器（PAM）可高灵敏检测乙二胺（EDA）。
[0015]三、检测机理分析图11为本专利技术传感器分子PAM和与乙二胺（EDA）作用后的红外光谱图。由图11可以
看出在1741cm
‑1处有明显的特征峰，这为酯羰基的伸缩振动吸收峰，当与EDA作用后，在3200 cm
‑1~3400 cm
‑1之间出现两个3259cm
‑1和3373cm
‑1的
‑
NH伸缩振动吸收峰，同时羰基处的吸收峰波数由1741cm
‑1移至1731cm
‑1，这一结果归因于酯基变为酰胺键后导致吸收峰向低波数移动而引起的。
[0016]图12为本专利技术传感器分子PAM与乙二胺（EDA）作用后的质谱图。在质谱图上找到了PAM与EDA结合时形成的产物PAM
‑
EDA，其[M+H]+
的m/z值为452.17462。
[0017]图13为本专利技术传感器分子PAM与不同当量的乙二胺（EDA）的核磁滴定图。其中，a、b、c分别对应加入0、2、4倍当量EDA后对应氢质子信号峰的变化。从图13可以看出，当EDA加入到主体PAM后，出现了H1、H2和H3新的氢质子信号峰，分别归属为
‑
NH、
‑
CH2和
‑
NH2上的质子信号峰。说明PAM与EDA作用时，酯基与胺“亲核取代”形成了具有不同荧光发射的产物PAM
‑
EDA，从而实现对乙二胺（EDA）反应性检测。
[0018]图14为本专利技术传感器分子PAM在加入乙二胺（EDA）后采用高斯09进行理论计算。利用密度泛函本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双酯基取代
‑2‑
巯基咪唑并吩嗪荧光传感器，其分子式C
19
H
16
N4O4S，结构式为：。2.如权利要求1所述的双酯基取代
‑2‑
巯基咪唑并吩嗪荧光传感器的合成方法，其特征在于：以丙酮为溶剂，先将氯乙酸甲酯、碘化钾和碳酸钾依次加入到上述反应溶剂中，在25~28℃下搅拌1~2小时；然后将2
‑
巯基咪唑并吩嗪加入到反应液中，于64~67℃下回流搅拌10~15 h，反应结束后，趁热抽滤并收集滤液；待滤液冷却至室温后析出沉淀，用无水乙醇和丙酮洗涤，再通过重结晶得到黄色产物。3.如权利要求2所述的双酯基取代
‑2‑
巯基咪唑并吩嗪荧光传感器的合成方法，其特征在于：2
‑
巯基咪唑并吩嗪和氯乙酸甲酯的摩尔比为1:2~1:3。4.如权利要求1所述的双酯基取代
‑2‑
巯基咪唑并吩嗪荧光传感器在乙二胺检测中的应用。5.如权利要求4所述的双酯基取代
‑2‑
巯基咪唑并吩嗪荧...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏太保，车雨欣，虎建鹏，赵厚逸，林奇，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：