[发明专利]一种水溶性荧光晶态网络化合物及其合成方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机晶态网络化合物，还涉及该有机晶态网络化合物的合成及应用方法。

背景技术

金属有机晶态网络化合物因其新颖的拓扑结构和优异的物化性能而受到了国内外化学家们的广泛关注。尤其是在光致发光领域，作为金属离子荧光探针、有机溶剂传感器、荧光指示剂、pH检测、细胞染色等方面的应用，已成为近年来的研究热点，并已取得了众多令人瞩目的研究成果。金属有机晶态网络化合物作为光致发光材料具有诸多优点：(1)金属离子的引入，可以发生配体和金属离子之间的能量转移，改变配体的发光性能；(2)因其网络的刚性结构，使得分子的辐射跃迁概率大大增强；(3)由于其发光能力与金属离子、有机配体的立体结构以及晶态网络的结构密切相关，可采用适当的手段对最终金属有机晶态网络的合成进行调控；(4)某些有机配体介入稀土有机晶态网络化合物中，能够敏化和增强中心稀土离子的特征线状荧光发射；(5)金属有机晶态网络比有机发光体有更高的稳定性，为其作为光功能性材料的应用提供了保证。

以上金属有机晶态网络化合物的特点使其在荧光传感器、发光器件及生物发光材料等方面显示出了诱人的应用前景。但是，目前报道的大多数金属有机晶态网络化合物骨架多由稀土离子构筑，且在水中的溶解性很差，限制了其作为光致发光材料在实际中的应用。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有有机晶态网络化合物的化学稳定性和在水中的溶解性差的问题，而提供一种水溶性荧光晶态网络化合物及其合成方法和应用。

本发明水溶性荧光晶态网络化合物的结构式为[K₄(H₂MDSSA)(H₂O)₆]_n，其中H₂MDSSA代表5,5'-亚甲基双磺基水杨酸。

本发明的水溶性荧光晶态网络化合物在室温下为无色柱状晶体。

本发明水溶性荧光晶态网络化合物的合成方法按下列步骤实现：

一、在室温和搅拌条件下将固体5,5'-亚甲基双水杨酸加入到质量浓度为20%的发烟硫酸中，升温至70～80℃，待固体5,5'-亚甲基双水杨酸全部溶解后继续升温至100～110℃，保温2～3h后冷却至室温，然后向体系中加入冰水混合物，析出得到5,5'-亚甲基双磺基水杨酸；

二、按摩尔比为1︰4将步骤一得到的5,5'-亚甲基双磺基水杨酸和氢氧化钾溶于水温为40～45℃的热水中，在室温下搅拌8～10min后过滤，滤液放置72～80h后得到水溶性荧光晶态网络化合物。

本发明所述结构式为[K₄(H₂MDSSA)(H₂O)₆]_n的水溶性荧光晶态网络化合物作为水体系的pH荧光指示剂应用于检测水体系溶液的pH值。

本发明所述结构式为[K₄(H₂MDSSA)(H₂O)₆]_n的水溶性荧光晶态网络化合物作为金属离子荧光探针应用于Fe³⁺离子检测。

本发明所述结构式为[K₄(H₂MDSSA)(H₂O)₆]_n的水溶性荧光晶态网络化合物作为乙醇的鉴别材料应用于有机溶剂传感器中。

本发明涉及一种具有高发光性能的水溶性金属有机晶态网络化合物、制备方法及其作为Fe³⁺离子检测和乙醇鉴别材料使用的可能性。该水溶性金属有机晶态网络化合物采用常温自然挥发法制备。通过控制溶剂量、体系pH值和挥发速度等合成条件，可以得到高质量的单晶。相对于目前报道的大多数材料均具有结晶溶剂分子，长时间放置易从材料中脱出，进而造成骨架结构改变的不足，本发明制备得到的水溶性金属有机晶态网络化合物在室温条件下放置一年仍能保持其晶体结构，且材料表面无任何风化现象，表现出较高的化学稳定性，在20℃时，在100g水中能溶解28g的该有机晶态网络化合物，又体现出了良好的水溶性。

附图说明

图1是本发明水溶性荧光晶态网络化合物[K₄(H₂MDSSA)(H₂O)₆]_n的分子结构图；

图2是应用实施例一水溶性荧光晶态网络化合物的固态室温荧光光谱图；