CN109748930A - 用于检测***物rdx的荧光探针分子及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测***物RDX的荧光探针分子及其制备方法和应用，本方法以吡咯和对甲基苯甲醛作为反应物，先得到氯代氟硼二吡咯衍生物，再与水合肼在室温条件下反应12h，再经柱层析分离，得到肼基取代的荧光探针分子。进而通过该荧光探针对于***物RDX光解产物的响应来间接检测RDX。本方法反应条件温和，测试条件简便，且探针分子对***物RDX的响应灵敏度高，选择性好，这在荧光传感器用于***物检测方面是一个可行的尝试。

Description

用于检测***物RDX的荧光探针分子及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于荧光探针技术领域，具体涉及一种用于检测***物RDX的荧光探针分子及其制备方法和应用。

背景技术

众所周知，随着国际国内***愈发猖獗，组成复杂，威力巨大的各种各样的***物被***利用，给国民安全以及生态环境带来了严重的危害，因此对于***物的检测一直以来都具有非常重大的意义。近些年，***物的检测仍然依靠大型的仪器设备，比如气相/液相色谱，质谱，离子迁移谱等。这些大型仪器虽然在灵敏度和检测限上能够达到实际需求，但是操作这些大型仪器通常需要经验丰富的技术人员并且多数仍然难以实现实时实地在线检测，因此发展一种新的方法用于***物的快速检测仍然是一个很重要的研究领域。

环三亚甲基三硝胺(RDX)作为一类重要的***物，由于其最低空轨道能级较高，接收电子能力较弱，因此对它的直接检测也是一个很大的难题，但是它可以在合适的条件下分解产生常见的小分子物质甲醛。如果能够实现对其分解产物甲醛的检测，那么就可以间接实现对***物RDX的检测。这在***物检测方面是一个可行的尝试，将推进***物检测的研究进程。

近些年来，极具潜力的光学材料因其便捷经济且便于携带的特点而受到广泛的关注，荧光探针作为一种常见的光学材料具有灵敏度高，选择性好，响应快速以及合成途径广泛等优点，将荧光探针化合物用于***物的检测可以弥补大型仪器检测的不足，实现快速检测，即时响应的目标，基于荧光探针分子在***物检测方面具有显而易见的优势，使得该方向具有良好的研究前景。

发明内容

本发明的目的是为了弥补现有技术的不足，而提供了一种新型荧光探针分子及其制备方法，本发明的另一目的是为了提供上述荧光探针化合物的应用，即该探针可用于***物RDX的检测中。

本发明的技术方案为：一种用于检测***物RDX的荧光探针分子，其结构式如下：

本发明提供了一种用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，具体步骤如下：

(1)氯代氟硼二吡咯衍生物的合成：氯代氟硼二吡咯衍生物的合成：将0.5mL酸溶于蒸馏水，置于250mL的烧瓶中。加入吡咯和对甲基苯甲醛。室温反应1h后用氨水淬灭，过滤。所得固体用水洗一次，再用石油醚洗两次，得乳白色粗产物。将含有NCS的四氢呋喃悬浊液在1h内逐滴加入，继续反应2h，加入50mL水，用二氯甲烷萃取，有机相用无水Na₂SO₄干燥，得到化合物2。将化合物2溶于二氯甲烷中，将四氯苯醌在二氯甲烷的分散体系逐滴加入到反应体系中。室温反应1h后，再加入三乙胺搅拌1h。用注射器加入三氟化硼-***络合物，避光过夜反应，水洗，有机相用无水Na₂SO₄干燥，抽滤，滤液加入少量硅胶，减压旋干溶剂。氯代氟硼二吡咯衍生物的合成示意图如图1所示。

(2)荧光探针分子的合成：氯代氟硼二吡咯衍生物与水合肼在甲醇中混合，室温条件下搅拌反应8～12小时，旋转蒸发，柱层析分离得到橙色固体，即具有良好荧光特性的探针分子。荧光探针分子的合成示意图如图2所示。

步骤(1)所述的酸为浓盐酸，浓硫酸，浓硝酸；

步骤(1)所述的对甲基苯甲醛与吡咯的摩尔比为1：(4～6)；

步骤(1)所述的对甲基苯甲醛与NCS的摩尔比为1：(1～3)；

步骤(1)所述的化合物2与四氯苯醌的摩尔比为1：(1～2)；

步骤(2)所述的搅拌转速为500～2500rpm；

步骤(2)所述的氯代氟硼二吡咯衍生物与水合肼摩尔比为1：(10～20)；

本发明还提供了一种用于检测***物RDX的荧光探针分子的应用，所述探针在乙腈-水混合溶液中能够通过荧光强度的变化实现对***物RDX的间接检测。

该应用中制备反应溶液，***物光解，荧光测试流程具体按以下步骤：

(1)荧光探针分子溶液的制备：取柱层析所得产物溶于乙腈-水中；

(2)RDX标准溶液的制备：取上述RDX溶液，用乙腈-水将其稀释为不同浓度的标准溶液；

(3)荧光探针分子与RDX反应：取(2)中10μL不同浓度的RDX标准溶液于2mL离心管中，在254nm手提式紫外灯下照射使之分解，取(1)中990μL探针分子溶液与10μL不同浓度的RDX溶液混合后放置一段时间；

(4)将(3)中的溶液转移入1×1cm石英比色皿中，放入荧光光谱仪进行荧光光谱扫描，激发波长λ_ex＝365nm，发射波长λ_em＝542nm；

(5)利用荧光光谱仪记录反应产物的荧光强度，利用荧光强度与***物RDX的浓度作标准曲线，利用标准曲线对RDX进行定量。

步骤(1)所述的乙腈与水的体积比为1：(0.25～1)。

步骤(2)所述的RDX溶液的浓度为5×10^-6M～1×10^-3M。

步骤(3)所述的手提式紫外灯的照射时间为10～30min。

本发明的具有如下优点：

1.荧光探针分子制备成本低，合成路线简单，反应条件温和，后处理方便；

2.得到的荧光探针分子在乙腈-水溶液中具有良好的荧光特性以及光吸收特性；

3.制备的荧光探针分子对于***物RDX的光解产物具有良好的荧光响应，且荧光强度与RDX的浓度呈现良好的线性关系，可用于间接定量***物RDX。

附图说明

图1、氯代氟硼二吡咯衍生物的合成示意图；

图2、荧光探针分子的合成示意图；

图3、荧光探针分子的¹HNMR表征图；

图4、荧光探针分子的ESI-MS表征图；

图5、荧光探针分子与RDX光解产物反应后的荧光光谱图；

图6、反应产物荧光强度与RDX浓度的标准曲线；

图7、荧光探针分子对不同种***物选择性检测的荧光光谱图。

具体实施方式

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但不因此而限制本发明。

实施例1

荧光探针分子的制备，基本合成过程如下：

(1)氯代氟硼二吡咯衍生物的合成：将0.5mL浓盐酸溶于100mL蒸馏水，置于250mL的烧瓶中。加入吡咯57.8mmol，搅拌至澄清后加入对甲基苯甲醛9.63mmol。室温反应1h后用2mL氨水淬灭，过滤。所得固体用水洗三次，再用石油醚洗两次，得乳白色粗产物。将50mL9.63mmol NCS的四氢呋喃悬浊液在1h内逐滴加入，继续反应2h，加入50mL水，用二氯甲烷萃取，有机相用无水Na₂SO₄干燥，得到化合物2。将2.4mmol化合物2溶于25mL二氯甲烷中，将2.4mmol四氯苯醌在10mL二氯甲烷的分散体系逐滴加入到反应体系中。室温反应1h后，再加入18.7mmol三乙胺搅拌1h。用注射器加入37.4mmol三氟化硼-***络合物，避光过夜反应，水洗，有机相用无水Na₂SO₄干燥，抽滤，滤液加入少量硅胶，减压旋干溶剂。

(2)荧光探针分子的合成：将90μmol氯代氟硼二吡咯衍生物与0.9mmol水合肼在甲醇中混合，室温条件下搅拌反应8～12小时，旋转蒸发，柱层析分离得到橙色固体，即具有良好荧光特性的探针分子。

荧光探针分子的¹HNMR表征图如图3所示，ESI-MS表征图如图4所示。

实施例2

荧光探针分子的制备，基本合成过程如下：

(1)氯代氟硼二吡咯衍生物的合成：将0.5mL浓盐酸溶于100mL蒸馏水，置于250mL的烧瓶中。加入吡咯38.5mmol，搅拌至澄清后加入对甲基苯甲醛9.63mmol。室温反应1h后用2mL氨水淬灭，过滤。所得固体用水洗三次，再用石油醚洗两次，得乳白色粗产物。将50mL28.9mmol NCS的四氢呋喃悬浊液在1h内逐滴加入，继续反应2h，加入50mL水，用二氯甲烷萃取，有机相用无水Na₂SO₄干燥，得到化合物2。将2.4mmol化合物2溶于25mL二氯甲烷中，将4.8mmol四氯苯醌在10mL二氯甲烷的分散体系逐滴加入到反应体系中。室温反应1h后，再加入18.7mmol三乙胺搅拌1h。用注射器加入37.4mmol三氟化硼-***络合物，避光过夜反应，水洗，有机相用无水Na₂SO₄干燥，抽滤，滤液加入少量硅胶，减压旋干溶剂。

(2)荧光探针分子的合成：将90μmol氯代氟硼二吡咯衍生物与1.8mmol水合肼在甲醇中混合，室温条件下搅拌反应8～12小时，旋转蒸发，柱层析分离得到橙色固体，即具有良好荧光特性的探针分子。

实施例3

荧光探针分子用于检测***物RDX：

取1000μg/mL的RDX标准溶液，用乙腈-水将其稀释为5×10^-6M,1×10^-5M,2×10^-5M,4×10^-5M,6×10^-5M,8×10^-5M,1×10^-4M,2×10^-4M,4×10^-4M，6×10^-4M，8×10^-4M，1×10^-3M；取上述10μL不同浓度的RDX标准溶液于2mL离心管中，在254nm手提式紫外灯下照射10min使之分解；取990μL浓度为145μM实例1中的荧光探针分子的乙腈-水溶液与上述10μL不同浓度的RDX溶液混合后放置10min，将上述溶液转移入1×1cm石英比色皿中，放入荧光光谱仪进行荧光光谱扫描，激发波长λ_ex＝365nm，发射波长λ_em＝542nm；荧光探针分子与RDX光解产物反应后的荧光光谱图如图5所示；利用荧光光谱仪记录反应产物的荧光强度，利用荧光强度与***物RDX的浓度作标准曲线，其线性方程为：y＝4.23x+63.8，如图6所示。

实施例4

荧光探针分子对***物RDX响应的选择性:

取1000μg/mL的***(TNT)，苦味酸(PA)，2,4-二硝基甲苯(DNT)三亚甲基三硝胺(RDX)的标准溶液，用乙腈-水稀释成同一浓度4×10^-3M，各取10μL于2mL的离心管中，在254nm手提式紫外灯下照射10min使之分解；取990μL浓度为145μM实例1中的荧光探针分子的乙腈-水溶液与上述10μL不同种类***物溶液混合后放置10min，将上述溶液转移入1×1cm石英比色皿中，放入荧光光谱仪进行荧光光谱扫描，激发波长λ_ex＝365nm，发射波长λ_em＝542nm，如图7所示，结果表明只有RDX一种***物能够使荧光探针分子的荧光强度上升，TNT与DNT对探针分子的荧光无影响，PA使探针分子的荧光淬灭，这说明该探针分子对***物RDX具有良好的识别作用。

Claims (12)

1.一种用于检测***物RDX的荧光探针分子，其特征在于：所述的荧光探针的结构式如下：

2.一种如权利要求1所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)氯代氟硼二吡咯衍生物的合成：将0.5mL酸溶于蒸馏水，置于250mL的烧瓶中；加入吡咯和对甲基苯甲醛；室温反应1h后用氨水淬灭，过滤；所得固体用水洗一次，再用石油醚洗两次，得乳白色粗产物；

将含有NCS的四氢呋喃悬浊液在1h内逐滴加入，继续反应2h，加入50mL水，用二氯甲烷萃取，有机相用无水Na₂SO₄干燥，得到化合物2；将化合物2溶于二氯甲烷中，将四氯苯醌在二氯甲烷的分散体系逐滴加入到反应体系中，室温反应1h后，再加入三乙胺搅拌1h；用注射器加入三氟化硼-***络合物，避光过夜反应，水洗，有机相用无水Na₂SO₄干燥，抽滤，滤液加入少量硅胶，减压旋干溶剂；合成氯代氟硼二吡咯衍生物；

(2)荧光探针分子的合成：氯代氟硼二吡咯衍生物与水合肼在甲醇中混合，室温条件下搅拌反应8～12小时，旋转蒸发，柱层析分离得到橙色固体，即具有良好荧光特性的探针分子。

3.根据权利要求2所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的酸为浓盐酸，浓硫酸，浓硝酸。

4.根据权利要求2所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的对甲基苯甲醛与吡咯的摩尔比为1：4～6。

5.根据权利要求2所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的对甲基苯甲醛与NCS的摩尔比为1：1～3。

6.根据权利要求2所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述的化合物2与四氯苯醌的摩尔比为1：1～2。

7.根据权利要求2所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的搅拌转速为500～2500rpm。

8.根据权利要求2所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的氯代氟硼二吡咯衍生物与水合肼的摩尔比为1：10～20。

9.一种如权利要求1所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的应用，其特征在于，所述探针分子在乙腈-水混合溶液中能够通过荧光强度的变化实现对***物RDX的间接检测；具体操作步骤如下：

(1)荧光探针分子溶液的制备：取柱层析所得产物溶于乙腈-水中；

(2)RDX标准溶液的制备：取上述RDX溶液，用乙腈-水将其稀释为不同浓度的标准溶液；

(3)荧光探针分子与RDX反应：取(2)中10μL不同浓度的RDX标准溶液于2mL离心管中，在254nm手提式紫外灯下照射使之分解，取(1)中990μL探针分子溶液与10μL不同浓度的RDX溶液混合后放置一段时间；

(4)将(3)中的溶液转移入1×1cm石英比色皿中，放入荧光光谱仪进行荧光光谱扫描，激发波长λ_ex＝365nm，发射波长λ_em＝542nm；

(5)利用荧光光谱仪记录反应产物的荧光强度，利用荧光强度与***物RDX的浓度作标准曲线，利用标准曲线对RDX进行定量。

10.根据权利要求9所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的应用，其特征在于：步骤(1)所述的乙腈与水的体积比为1：0.25～1。

11.根据权利要求9所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的应用，其特征在于：步骤(2)所述的RDX溶液的浓度为5×10^-6M～1×10^-3M。

12.根据权利要求9所述的用于检测***物RDX的荧光探针分子的应用，其特征在于：步骤(3)所述的手提式紫外灯的照射时间为10～30min。