[发明专利]含噻吩基苯并噻唑单元的荧光材料的制备及应用方法

说明书

技术领域

本发明属于光电材料技术领域。具体涉及一类对汞离子有响应的荧光材料。

背景技术

汞是一种重金属元素，以多种形态(游离态、无机和有机汞)存在于自然界中。汞离子(Hg²⁺)比亚汞离子(Hg⁺)更为常见，具有很强的腐蚀性和致癌性，是常见的环境污染物之一。有机汞(特别是甲基汞)可以在海洋生物体内累积，能通过食物链转移到人体内，导致大脑损伤和其它慢性疾病。因此，汞离子作为一种水体污染物得检测就显得非常重要。

目前很多分析方法已被用来测定汞离子，如原子吸收光谱法、电感耦合等离子体质谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电化学方法以及紫外可见光谱法等。尽管这些方法的灵敏度比较高，但都具有检测成本高、样品前处理复杂、费时、不适用于实时和现场检测等缺点。由于荧光探针在灵敏度、检测成本等方面具有绝对优势。鉴于荧光法的上述优点，用于检测金属离子的荧光探针被广泛研究，众所周知，金属离子荧光探针的灵敏度和选择性取决于其金属离子的响应基团。目前为止，许多种类的有机小分子、寡核苷酸、蛋白质、DNA、和DNA酶都曾作为荧光探针的汞离子响应基团，但大多数的探针都存在荧光淬灭，水溶性差以及选择性和灵敏度低等弊端，故而无法成功应用于生物模型中的汞离子检测。其中只有为数不多的几个有机小分子荧光探针实现了生物模型的汞离子荧光成像。研究发现这几个荧光探针存在共性，都是基于Hg²⁺与S原子或N原子之间的共价/非共价相互作用，以达到很好的检测功能。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种含噻吩基苯并噻唑衍生物的小分子荧光光电材料的制备和应用方法，利用紫外吸收光谱、荧光发射光谱检测Hg²⁺的加入对光物理性质，以及对能量传递过程的影响。

技术方案：本发明的含噻吩基苯并噻唑单元的荧光小分子材料，结构如式(I)：

式(I)

其中R表示芳基、取代芳基、杂环芳基、取代杂环芳基、氢原子、卤原子、烷基、取代烷基、烷氧基、芳氧基、烷硫基、芳硫基、芳香氨基、脂肪氨基中的一种。

在式(I)中，芳基或取代芳基是苯、联苯、萘、苊、葸、菲、芘、苝、芴、螺芴中的一种；杂环芳基或取代杂环芳基是吡咯、吡啶、呋喃、噻吩、咔唑、硅芴、磷芴、喹啉、异喹啉、酞嗪、嘧啶、哒嗪、吡嗪、吩噻嗪、吖啶、吖啶酮、吲哚、噻唑、二唑、三唑、苯并二唑、苯并噻唑中的一种。芳基或杂环芳基的取代基为卤素、烷基、烷氧基、氨基、羟基、巯基、酯基、酰基、酰胺基、氰基、芳氧基、芳香基或杂环取代基中的一种。取代芳基或取代杂环芳基的取代基的个数为单个或多个。

上述含噻吩基苯并噻唑单元的荧光小分子材料的制备方法，其特征包括以下的步骤：

(1)R-X与含有Y取代基的噻吩衍生物通过烃基化反应、Ullmann反应、Suzuki偶联反应或格式试剂反应制得一类如式(1)所示的含R取代的噻吩衍生物；

(2)如式(1)所示的含R取代的的噻吩衍生物与甲酰化试剂反应，得到一类如式(2)所示含R取代的噻吩甲酰衍生物；

(3)R-X与含有Y取代基的噻吩甲酰衍生物通过烃基化反应、Ullmann反应、Suzuki偶联反应或格式试剂反应也可得到一类如式(2)所示含R取代的噻吩甲酰衍生物；

(4)将含R取代的噻吩甲酰衍生物溶于极性溶剂中与邻胺基苯硫酚在室温到150℃下进行成环反应，反应12h至72h，制得一类如式(3)所示的含噻吩基苯并噻唑单元的荧光有机小分子。