[发明专利]溶剂化显色官能化单体和它们通过溶剂化显色分子印迹用于化学传感的用途

说明书

技术领域

本发明涉及具有以下化学结构的溶剂化显色官能化单体：和这种溶剂化显色官能化单体的制备方法。本发明还这种溶剂化显色官能化单体用于制造分子印迹聚合物基(MIP基)溶剂化显色化学传感器的用途。本发明进一步涉及分子印迹聚合物基(MIP基)溶剂化显色化学传感方法。

发明背景

在化学和医学、药剂学和生物工程学领域，特别是在环境监测和食品安全控制领域，日益需求特定物质例如相关物质的复杂混合物中的某些污染物的快速分析和实时响应。

选择性地识别和可逆结合目标分子实体并产生可测量信号的常规化学传感方法或化学传感器可以用于这种目的。术语化学传感是指经由分子水平传感器识别目标分析物。一般而言，化学传感器由(1)分子感受器(它可以识别其目标分析物并与之结合)和(2)将这种结合事件用信号通知外界的信号转换器。然而，常规化学传感方法或化学传感器的特异性一般限于官能团水平。

分子印迹聚合物基(MIP基)化学传感方法或化学传感器如常规化学传感那样选择性地识别和可逆结合目标分子实体并产生可测量的信号，不同之处在于分子印迹聚合物基(MIP基)化学传感器通过分子印迹而不是化学官能团识别来识别其目标分析物的分子形状。

术语分子印迹是指通过官能化单体的模板引导的交联在合成聚合物(称为分子印迹聚合物-MIP)中引入高度特异性的结合部位。分子印迹的过程示意性地由图1表示。

如图1所示，分子印迹方法包括在合适的溶剂中形成给定模板分子和官能化单体(例如，用于非共价作用的官能化单体、用于共价作用的官能化单体和用于螯合作用的官能化单体)间的模板官能化单体聚集体。然后通过官能化单体与交联剂的交联将该模板官能化单体聚集体固定。模板的后续除去在聚合物内留下既具有形状又具有官能团的正确取向的结合部位，以允许模板分子的特定再结合和印迹分子的选择性识别。

就已经提出用于分子印迹聚合物基(MIP基)化学传感目的的现有分子印迹策略而言，在分子印迹过程以及后续分析物再结合和化学传感过程中要求官能化单体和分析物间的作用。后续分析物再结合和化学传感过程一般要求在目标分析物和信号转换器部分间存在某种分子间作用。换言之，后续分析物再结合和化学传感过程要求在目标分析物和官能化单体间存在某种分子间作用。因此，合适的信号转换器或官能化单体的选择是重要的，这在很大程度上取决于目标分析物和信号转换器部分间的分子间作用的类型，例如氢键、偶极-偶极作用和电子转移。

然而，没有与信号转换器或官能化单体发生分子间作用的能力的分析物不能容易地通过这种方便的分子印迹聚合物基(MIP基)化学传感方法检测，原因在于该分析物不能与信号转换器或官能化单体发生分子间作用。

发明概述

为了解决该问题，本发明提供可以用于作为信号转换器结合以在分子印迹聚合物(MIP)内形成指示器部位的溶剂化显色官能化单体。该溶剂化显色官能化单体具有以下化学结构。

这种溶剂化显色官能化单体显示介质极性。当目标分析物进入分子印迹聚合物内的指示器部位时，该溶剂化显色官能化单体的介质极性改变。当分析物通过置换原来容纳在受体部位内的溶剂分子而进入指示器部位时，这种溶剂化显色官能化单体对受体微环境的介质极性的改变是高度敏感的。这种置换事件导致溶剂化显色官能化单体的颜色和发光性能的显著变化，其中该变化可以被容易地检测，甚至通过肉眼也如此。结果，目标分析物和官能化单体间的分子间作用是不要求的。因此，没有分子间作用能力的分析物也能通过分子印迹聚合物基(MIP基)化学传感方法容易地检测。

本发明还提供溶剂化显色官能化单体的制备方法，该方法包括以下步骤：(a)通过使用脱水剂将4-羟基苯甲醛与4-甲基吡啶偶合而获得4-[(E)-2-(4-吡啶基)乙烯基]苯酚；(b)通过与烯丙基类卤化物回流将端乙烯基插入步骤(a)中获得的4-[(E)-2-(4-吡啶基)乙烯基]苯酚的吡啶环而获得4-[(E)-2-(4-羟苯基)乙烯基]-1-烯丙基吡啶翁；和(c)通过使用引发剂将步骤(b)中获得的4-[(E)-2-(4-羟苯基)乙烯基]-1-烯丙基吡啶翁的酚基去质子化而获得本发明的溶剂化显色官能化单体。

优选地，步骤(a)中使用的脱水剂是乙酸酐。

优选地，步骤(b)中使用的烯丙基类卤化物是烯丙基溴。

优选地，步骤(c)中使用的引发剂是甲醇钠。

溶剂化显色官能化单体的合成路线由图2表示。