[發明專利]一種主客體組裝的超分子聚合物及其制備和識別汞離子的應用

有效

• 申請號: 201911305469.5
• 申請日: 2019-12-18
• 公開（公告）號: CN110982086B
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 魏太保;虎建鵬;何俊霞;曲文娟;林奇;張有明;姚虹
• 申請（專利權）人: 西北師范大學
• 主分類號: C08G83/00
• 分類號: C08G83/00;G01N21/33;G01N21/64
• 代理公司: 蘭州智和專利代理事務所(普通合伙) 62201
• 代理人: 張英荷

本發明設計合成了一種主客體組裝的超分子聚合物，是以羅丹明酰肼功能化的柱[5]芳烴（APRA）為主體化合物，以雙邊6碳吡啶鹽（G）為客體化合物，在DMSO?H₂O體系中通過自組裝形成主客體組裝的超分子聚合物。在該超分子聚合物的DMSO?H₂O溶液中，分別加入一系列陽離子的DMSO溶液，只有Hg²⁺的加入可使超分子聚合物DMSO?H₂O溶液的熒光打開并變為粉色熒光，同時溶液顏色由無色變為紅色，因此可用于熒光紫外雙通道高選擇性、高靈敏度的識別Hg²⁺；這種識別性能在離子識別領域具有重要的應用價值。

技術領域

本發明涉及一種能夠單一選擇性識別汞離子的主客體組裝的超分子聚合物；本發明同時還涉及該超分子聚合物在DMSO-H₂O溶液中熒光識別Hg²⁺的應用，屬于化學合成領域、陽離子檢測領域。

背景技術

汞離子（Hg²⁺）是一種常見的重金屬，主要來源于化工產品。它在食物循環中起著作用，就像它存在于某些魚類中一樣。即使在低濃度下，Hg²⁺也會對人體功能造成很大的危害。在過去的幾十年里，Hg²⁺的檢測主要依靠大型的專用設備，通常需要很長的時間才能實現。近年來，制備了許多簡單的汞離子檢測傳感器，包括顯色和熒光傳感器、貴金屬納米粒子（NPs）、熒光納米團簇（NCS）、量子點（QDs）、碳納米點，和表面增強拉曼散射（SERS）。然而，這些方法要么昂貴（使用貴金屬如Au或Ag），要么需要特殊的解決方案。目前，顯色和熒光探針在化學傳感器領域有著巨大的發展潛力。

柱芳烴作為一種新型的大環主體化合物，它的空腔帶有富電性，與電子貧乏的化合物有很強的相互作用。此外，柱芳烴的剛性結構和易于功能化使它們在構建超分子聚合物方面具有獨特的優勢。羅丹明B具有激發波長、光穩定性好、熒光量子產率高、水溶性好、毒性小等優點，是一種很有前途的Hg²⁺檢測基質。羅丹明對內酰胺的“關閉”作用使其能夠鑒別特定的金屬離子。。

發明內容

本發明的目的是提供一種主客體組裝的超分子聚合物及其合成方法；

本發明的另一目的是對該主客體組裝的超分子聚合物在熒光紫外雙通道識別Hg²⁺中的具體應用。

一、主客體組裝的超分子聚合物

本發明主客體組裝的超分子聚合物，是以羅丹明酰肼功能化的柱[5]芳烴（APRA）為主體化合物，以雙邊6碳吡啶鹽（G）為客體化合物，在DMSO-H₂O體系中以等當量通過自組裝形成主客體組裝的超分子聚合物。

其中，主體化合物APRA的制備：在乙醇溶劑中，對羥基苯甲醛功能化的柱芳烴和羅丹明酰肼以1:1~1:2摩爾比，于80~85℃下反應7~8h；反應結束后采用硅膠柱層析分離（石油醚:乙酸乙酯=10:1），所得粉紅色固體產物即為APRA。其分子式為：C₈₅H₉₄N₄O₁₃，結構式為：

主體分子APRA的質譜圖、氫譜圖分別見圖1、圖2。

客體化合物雙邊6碳吡啶鹽G的合成：在乙腈溶劑中，吡啶和1,6-二溴己烷以2:1~3:1的摩爾比，于80~85℃下反應7~8h；反應結束后冷卻至室溫，析出白色固體，乙醇重結晶，得到客體化合物G。具體參見文獻（Q. Lin,; K. P. Zhong,; J. H. Zhu,; L. Ding,; J.-X. Su,; H. Yao,; T. B. Wei,; and Y. M. Zhang,; Macromolecules 50（2017）, 7863?7871）。客體化合物G的分子式為C₁₆H₂₂N₂，結構式為：