[发明专利]一种超分子聚合物框架材料的制备及应用

说明书

本发明设计合成了一种超分子聚合物框架材料，是以萘二甲酰亚胺功能化的柱[5]芳烃为主体，含有双边季铵化的柱[5]芳烃为客体，在环己醇中自组装而成，并且主体与客体的摩尔比为1:1。通过竞争性配位机理，这种超分子聚合物框架材料（SOF‑AP5‑MJP5）及其金属超分子聚合物框架材料（M‑SOF‑AP5‑MJP5）能够分别对Fe³⁺和H₂PO₄^‑实现连续性响应和高灵敏检测，这种识别性能在离子识别领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种超分子聚合物框架材料的制备，尤其涉及一种基于萘二甲酰亚胺功能化的柱[5]芳烃(AP5)和含有双边季铵化的柱[5]芳烃(MJP5)的超分子聚合物框架材料的制备；本发明同时还涉及该超分子聚合物框架材料高灵敏连续性识别Fe³⁺和H₂PO₄^-的应用。

背景技术

在化学、生物、环境等领域中，离子和分子扮演者重要的角色，对于环境中某些特殊离子或分子的检测与分离至关重要，例如：铁（Fe），是人体不可缺少的微量元素，它是构成血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的重要成分，如果体内缺少铁，可影响血红蛋白、肌红白蛋的合成，可使某些酶，如细胞色素C、核糖核苷酸还原酶、琥珀酸脱氢酶等的活性降低。这些酶与生物氧化、组织呼吸、神经递质的分解与合成有着密切关系。因此，铁的缺乏可引起很多生理上的变化，从而导致免疫力低下，智力降低和机体抗感染能力降低，影响机体体温调节能力，神经机能紊乱，工作效率降低等各种疾病，最常见的是缺铁性贫血。我国7岁以下儿童贫血平均患病率达51.6%，孕妇贫血率平均30%左右。主要因机体铁需要量增加、膳食摄入不足及吸收障碍引起。另外，消化道溃疡、肠道寄生虫等疾病的出血，也是引起铁缺乏的重要原因。因此，检测生命体中的铁含量具有重要的意义。

磷酸二氢根离子（H₂PO₄^-），是生命体中重要的组成物质，可以参与DNA的构建、能量存储和信息转录等过程。另外，磷酸盐及磷酸化合物是水体富营养化的主要原因之一。由于磷酸二氢根阴离子较大的体积和较强的亲水性，使得它几乎位于Hofmeister选择序列的底部。因此，在水性介质中磷酸二氢根离子通常不能和传感器的识别位点有效结合，对于磷酸二氢根离子的识别来说，提高选择性和抗干扰能力显得尤为重要。由于磷酸二氢根及其衍生物具有如此重要的的意义，因此此类物质的识别和检测受到人们的广泛关注。尽管现在已有许多研究报道，但是如何灵敏并高选择性的对磷酸类物质进行特异性识别仍是一项具有挑战的工作。

目前，人们已经研发出多种离子检测的方法，并且由于荧光法具有操作简便、快捷、灵敏度高等优点，已经发展为离子识别的主要检测手段。然而，在现实生活中，各种对人体有益或有害的离子大都存在于水相中，而所报道的可以对离子进行检测的方法大多是在有机溶液中进行，对离子的检测也比较局限。

发明内容

本发明的目的是提供一种超分子聚合物框架材料的制备方法；

本发明的另一目的是提供一种上述超分子聚合物框架材料识别Fe³⁺和H₂PO₄^-的应用。

一、超分子聚合物框架材料

本发明超分子聚合物框架材料的制备方法，以萘二甲酰亚胺功能化的柱[5]芳烃(AP5)为主体，含有双边季铵化的柱[5]芳烃(MJP5)为客体，在环己醇中自组装而成。超分子聚合物框架材料标记为SOF-AP5-MJP5。

其中主体萘二甲酰亚胺功能化的柱[5]芳烃(AP5)的结构式如下：

含有双边季铵化的柱[5]芳烃(MJP5)的结构式如下：