一种基于香豆素和罗丹明的新型共聚物材料制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于有机化学和高分子材料化学技术领域，公开了一种基于香豆素和罗丹明的新型共聚物材料制备方法及其应用

【技术实现步骤摘要】
一种基于香豆素和罗丹明的新型共聚物材料制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于有机化学和高分子材料化学
，本专利技术涉及一种基于香豆素和罗丹明的新型共聚物材料制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]荧光共振能量转移
(FRET)
是一种高度灵敏的光谱技术，由于其大斯托克斯位移
、
比率传感和双
/
多分析物响应系统的优势，已广泛应用于医学诊断
、
生物分析和光学成像等
。FRET
常被用来设计比率荧光探针，通过合成单分子传感器将多个具有不同发射带的荧光团
(
供体
‑
受体
)
结合起来
。
最初，受体的吸收带和供体的发射带之间几乎没有重叠，但受体对目标分析物进行特异性识别后，其化学结构从非荧光形式转变为荧光形式，吸收带发生偏移从而增加了与供体发射带的重叠，除此之外，供体
‑
受体荧光团应彼此靠近
(
通常为
)
，且供体发射矩
、
受体吸收矩和它们的分离矢量必须处于有利的相互定向状态才能实现较好的
FRET
现象
。
[0003]一些有机化合物的荧光或吸光性质会随着
pH
的变化做出相应的改变，对不同荧光团的结构
、
功能团进行适当的调整
、
修饰，可用来指示目标介质中酸碱性的变化
。pH
荧光探针根据探针的发射峰个数通常分为两种：单发射型
pH
荧光探针和比率型
pH
荧光探针
。
罗丹明荧光团由于较大的摩尔消光系数
、
长波长发射和高荧光量子产率等优势，常被设计为理想的
pH
传感器，通过螺旋环态到开环态的结构变化来实现巨大的荧光增强，因其吸收和发射光谱出现在较长的波段，因此在
FRET
系统中，罗丹明荧光载体多用于能量受体
。
[0004]尽管基于
FRET
机理的比例荧光探针在检测
pH
时具有诸多优势，但设计开发这样的单分子确是十分繁杂，即要考虑对目标分子的识别位点，又要考虑不同荧光供体和受体的连接，具体实现需要克服巨大的困难
。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种基于香豆素和罗丹明的新型共聚物材料制备方法及其应用，本专利技术利用
RAFT
自由基反应将经过修饰的荧光供体香豆素和荧光受体罗丹明与甲基丙烯酸甲酯
MMA
共聚，开发了一种对
pH
有响应的新型比率型荧光聚合物材料
M
‑
Z
‑4‑
D。
通过紫外和荧光测试了
M
‑
Z
‑4‑
D
对
pH
响应时的开
‑
关荧光颜色切换，当溶液的
pH
值由碱性变为酸性时，溶液颜色由蓝色变为黄绿色，发射波长从
484nm
红移至
554nm
，该材料可作为探针，可在极端酸性范围
2.24
‑
2.64
进行探测，作为肉眼探针在环境监测中有潜在应用
。
该材料不仅实现了对
pH
的比例荧光检测，也为后续比例荧光探针的开发提供了一个新的思路
。
不仅如此，聚合物材料本身所具有的易加工优势也将为探针后期进一步应用提供了可能
。
[0006]本专利技术的上述目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种基于香豆素和罗丹明的新型聚合物材料
M
‑
Z
‑4‑
D
，其具体结构式如下所示：
[0008][0009]其中
m:n:p
＝
93:3.6:1
，
Mn
＝
17227.2g/mol。
[0010]上述基于香豆素和罗丹明的新型聚合材料
M
‑
Z
‑4‑
D
的具体制备方法为：具体步骤为：
[0011]S1.2mmol
罗丹明
6G
与
3mL
水合肼在
15
～
30mL
乙醇溶液中加热回流五小时得到化合物罗丹明水合肼；
[0012]S2.500mg
罗丹明水合肼进一步与
1.5
倍摩尔量对烯丙氧基苯甲醛，两滴冰醋酸在
25mL
乙醇溶液中加热回流四小时发生席夫碱反应得化合物
MS6。
[0013]S3.500
毫克香豆素水合肼与一倍摩尔量的对烯丙氧基苯甲醛，二滴冰醋酸在
15
‑
30
毫升的无水乙醇中，加热回流搅拌四小时得
MS5。5mmol
甲基丙烯酸甲酯与
0.125mmol MS5
，
0.125mmol MS6
，
0.066mmol
的链转移剂2‑
(
十二烷基三硫代碳酸酯基
)
‑2‑
甲基丙酸，在
0.026mmol
偶氮二异丁腈的引发下于
4mL
四氢呋喃
(THF)
中加热至
70
度，经过
24
小时聚合得到聚合物
M
‑
Z
‑4‑
D。
反应式如下所示：
[0014][0015]上述制备方法制备的基于香豆素和罗丹明的新型聚合材料
M
‑
Z
‑4‑
D
，当溶液的
pH
值由碱性变为酸性时，溶液颜色由蓝色变为黄绿色，发射波长从
484nm
红移至
554nm。
[0016]本专利技术还请求保护上述基于香豆素和罗丹明的新型聚合材料
M
‑
Z
‑4‑
D
在作为
pH
检测荧光探针方面的应用，该探针可在极端酸性范围
2.24
‑
2.64
进行探测，作为肉眼探针在环境监测中应用
。
[0017]本专利技术与现有技术相比的有益效果是：
[0018]本专利技术中通过将光物理性能优异的香豆素和罗丹明衍生物引入到甲基丙烯酸甲酯聚合物平台成功开发了一种新型可调色聚合物
pH
检测材料
。
其在碱性和中性环境下，只有
MS5
的蓝光发射，而在酸性环境中，
MS6
的螺旋闭环结构打开，此时
MS5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于香豆素和罗丹明的聚合物材料，其特征是，其具体结构式如下所示：其中
m:n:p
＝
93:3.6:1
，
Mn
＝
17227.2g/mol。2.
如权利要求1所述的一种基于香豆素和罗丹明的聚合物材料，其特征是，当溶液的
pH
值由碱性变为酸性时，溶液颜色由蓝色变为黄绿色，发射波长从
484nm
红移至
554nm。3.
如权利要求1‑2任一项所述的一种基于香豆素和罗丹明的聚合物材料在作为
pH
检测荧光探针方面的应用
。4.
如权利要求1‑2任一项所述的一种基于香豆素和罗丹明的聚合物材料的制备方法，其特征是，
S1.2mmol
罗丹明
6G
与
3mL
水合肼在
15
～
30mL
乙醇溶液中加热回流五小时得到化合物罗丹明水合肼；
S2.500mg
罗丹明水合肼进一步与
1.5
倍...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓琳，罗梓菡，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：