[发明专利]一类芘衍生物及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及芘衍生物及其制备方法，以及该类化合物在测定氧气浓度中的应用。

背景技术

氧气是一种非常重要的物质，是生命活动中所必须的。在很多场合都需要测定氧气浓度。如检测环境中氧气浓度可以反映生态的整体情况；在医疗领域，人呼出的气体和血液中氧气的浓度是反映人生理情况的重要参数。Winkler滴定法[Skoog，D.A.，D.M.West，and F.J.Holler，Fundamentals of analytical chemistry，5th ed. Saunders，Philadelphia，(1988)p.344.]被认为是测定氧气浓度的一种标准方法，但这种方法在测量时很耗时间，操作繁琐。Clark电极法利用氧的还原反应来测定氧的浓度，这个方法的优点是比较简单，实施费用低，缺点是测量易受电磁干扰，响应时间受限于氧气在分离膜中的扩散时间，仪器体积较大。

基于氧对荧光或磷光强度猝灭作用的光学氧压敏感器是一种测量氧气浓度的新手段[Wolfbeis O.S.Fiber optic chemical sensors and biosensors，vol2.CRC press，(1991)Boca Raton FL]，这种光学氧压敏感器的制作方法通常是将荧光探针分散在透氧的高分子膜中得到氧压敏感膜，氧浓度与荧光探针的荧光强度的关系可用Stern-Volmer方程描述：

I₀/I＝1+K_qτ₀[O₂]＝1+K_sv[O₂]    (1)

式中I₀和I分别为无淬灭剂和有淬灭剂(如氧)时的荧光强度，K_q为双分子淬灭过程的速率常数，K_sv为Stern-Volmer淬灭常数，τ₀为无淬灭剂时荧光分子激发态的平均寿命，τ₀＝1/(K_r+K_nr)，其中K_r为荧光衰减过程的速率常数，K_nr为所有单分子无辐射衰减过程的速率常数。根据I₀和I，从Stern-Volmer方程就可测出氧浓度[O₂]，I₀/I₁₀₀通常用来表示氧压敏感性，I₀和I₁₀₀分别是在无氧(如100％的氮气)和100％的氧气条件下的发光强度。这种光学氧压敏感器的优点是造价低，容易小型化，使用简单，不受电磁干扰。

由于探针分子直接和高分子基体混合，这种膜的氧压敏感性质强烈依赖于探针和高分子的性质，高分子基体和荧光探针的选择以及涂膜过程都是控制氧压敏感性的关键因素。近年来对具有极短响应时间的氧压敏感器有很大需求，这种氧压敏感器能够用来测量爆炸或飞机在突破音障时的冲击波的传播。由于氧压敏感膜的响应时间决定于氧气在高分子膜中的扩散系数，响应时间存在一个极限值。而探针直接吸附在表面不依赖于氧气在高分子基体中的扩散，可缩短响应时间。探针在表面的吸附可以分为化学吸附和物理吸附，其中物理吸附最为简单。第一个基于荧光猝灭的氧压敏感器就是通过把荧蒽吸附在多孔玻璃表面而制成的，氧压敏感度(I₀/I₁₀₀)约为1.58[I.Bergman，Nature，1968，218，396]；钌(Ru)或铂(Pt)的络合物或芘作为染料吸附在多孔硅酸盐材料表面的氧压敏感器得到了广泛研究[Han，B.H.，I.Manners，and M.A.Winnik，Chemistry of Materials，2005.17(12)：p.3160-3171；Carraway，E. R.，J.N.Demas，and B.A.Degraff，Langmuir，1991.7(12)：p.2991-2998]。在这样的氧压敏感器中，探针分子吸附在多孔材料的孔内部，表面上的吸附量很少，发光强度很弱。氧在孔中的扩散时间与孔的大小，孔径分布以及孔是否贯通都有密切关系，因此这些因素就成为控制氧压敏感器性质的关键。如果染料能直接吸附在普通表面上，就可以避免多孔表面的复杂影响。

发明内容

本发明的目的是提供一类对氧敏感的芘衍生物及其制备方法。

本发明所提供的芘衍生物，结构如式I，

(式I)