[发明专利]一种主客体组装的超分子聚合物及其制备和识别汞离子的应用

说明书

本发明设计合成了一种主客体组装的超分子聚合物，是以罗丹明酰肼功能化的柱[5]芳烃（APRA）为主体化合物，以双边6碳吡啶盐（G）为客体化合物，在DMSO‑H₂O体系中通过自组装形成主客体组装的超分子聚合物。在该超分子聚合物的DMSO‑H₂O溶液中，分别加入一系列阳离子的DMSO溶液，只有Hg²⁺的加入可使超分子聚合物DMSO‑H₂O溶液的荧光打开并变为粉色荧光，同时溶液颜色由无色变为红色，因此可用于荧光紫外双通道高选择性、高灵敏度的识别Hg²⁺；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

本发明涉及一种能够单一选择性识别汞离子的主客体组装的超分子聚合物；本发明同时还涉及该超分子聚合物在DMSO-H₂O溶液中荧光识别Hg²⁺的应用，属于化学合成领域、阳离子检测领域。

背景技术

汞离子（Hg²⁺）是一种常见的重金属，主要来源于化工产品。它在食物循环中起着作用，就像它存在于某些鱼类中一样。即使在低浓度下，Hg²⁺也会对人体功能造成很大的危害。在过去的几十年里，Hg²⁺的检测主要依靠大型的专用设备，通常需要很长的时间才能实现。近年来，制备了许多简单的汞离子检测传感器，包括显色和荧光传感器、贵金属纳米粒子（NPs）、荧光纳米团簇（NCS）、量子点（QDs）、碳纳米点，和表面增强拉曼散射（SERS）。然而，这些方法要么昂贵（使用贵金属如Au或Ag），要么需要特殊的解决方案。目前，显色和荧光探针在化学传感器领域有着巨大的发展潜力。

柱芳烃作为一种新型的大环主体化合物，它的空腔带有富电性，与电子贫乏的化合物有很强的相互作用。此外，柱芳烃的刚性结构和易于功能化使它们在构建超分子聚合物方面具有独特的优势。罗丹明B具有激发波长、光稳定性好、荧光量子产率高、水溶性好、毒性小等优点，是一种很有前途的Hg²⁺检测基质。罗丹明对内酰胺的“关闭”作用使其能够鉴别特定的金属离子。。

发明内容

本发明的目的是提供一种主客体组装的超分子聚合物及其合成方法；

本发明的另一目的是对该主客体组装的超分子聚合物在荧光紫外双通道识别Hg²⁺中的具体应用。

一、主客体组装的超分子聚合物

本发明主客体组装的超分子聚合物，是以罗丹明酰肼功能化的柱[5]芳烃（APRA）为主体化合物，以双边6碳吡啶盐（G）为客体化合物，在DMSO-H₂O体系中以等当量通过自组装形成主客体组装的超分子聚合物。

其中，主体化合物APRA的制备：在乙醇溶剂中，对羟基苯甲醛功能化的柱芳烃和罗丹明酰肼以1:1~1:2摩尔比，于80~85℃下反应7~8h；反应结束后采用硅胶柱层析分离（石油醚:乙酸乙酯=10:1），所得粉红色固体产物即为APRA。其分子式为：C₈₅H₉₄N₄O₁₃，结构式为：

主体分子APRA的质谱图、氢谱图分别见图1、图2。

客体化合物双边6碳吡啶盐G的合成：在乙腈溶剂中，吡啶和1,6-二溴己烷以2:1~3:1的摩尔比，于80~85℃下反应7~8h；反应结束后冷却至室温，析出白色固体，乙醇重结晶，得到客体化合物G。具体参见文献（Q. Lin,; K. P. Zhong,; J. H. Zhu,; L. Ding,; J.-X. Su,; H. Yao,; T. B. Wei,; and Y. M. Zhang,; Macromolecules 50（2017）, 7863−7871）。客体化合物G的分子式为C₁₆H₂₂N₂，结构式为：