[发明专利]一种有机荧光分子及其制备方法、荧光传感器及其应用、标准荧光卡片

说明书

本发明提供了一种有机荧光分子及其制备方法、荧光传感器及其应用、标准荧光卡片，属于荧光传感技术领域。本发明提供的有机荧光分子的骨架由2,2′:6′,2″三联吡啶(TPY)和给电子基团构成，TPY基团作为电子受体基团，在引入给电子基团(即式I中的A基团)后，可形成分子内的电荷转移态(CT)，构建出给体‑受体型有机荧光材料；同时TPY基团还可以作为传感反应的识别位点对亲电的神经毒剂分子进行检测。该有机荧光分子制成传感器后，可以实现对液相和气相痕量沙林毒剂(Sarin)和/或氯磷酸二乙酯(DCP)的高效快速的荧光/生色双通道检测，响应速度快、选择性好、灵敏性高以及可重复使用。

技术领域

本发明涉及荧光传感技术领域，尤其涉及一种有机荧光分子及其制备方法、荧光传感器及其应用、标准荧光卡片。

背景技术

神经性毒剂包括G型神经毒剂(沙林、梭曼和塔崩)和V型神经毒剂(例如VX)，它们是一类剧毒的有机磷酸酯类化合物，由于它们能不可逆地抑制生物体内神经突触中乙酰胆碱酯的活性，使得乙酰胆碱酯酶在体内过量积蓄，导致肌肉只会收缩而无法扩张，从而引起神经功能严重紊乱。因其毒性强，作用快，加之性质稳定，容易生产，因此常常被用于制备致命的化学战剂。沙林，学名甲氟膦酸异丙酯，是一种剧毒且易挥发的液体。沙林毒气会对生命和环境构成巨大伤害，同样也严重威胁着人们的安全。因此，目前迫切需要开发出快速、有效、高灵敏度、高选择性并且适宜实时实地的便携化检测技术用于沙林毒气的检测。

目前，已经开发了基于各类仪器和化学检测技术对于神经性毒剂的检测，如气质联用(GC-MS)和液质联用(LC-MS)、表面增强拉曼散射、质谱分析法、电化学传感器、离子迁移谱分析、生物检测技术和显色法等。但这些技术在检测过程中依然存在一些缺陷，例如成本高、操作复杂、检测耗时长、仪器大型化导致难以实现就地的现场检测等问题。相比于已有的检测方法，荧光检测拥有实时准确、灵敏度高、响应快速、高选择性、操作简单和成本低廉等优点而受到人们的广泛关注。除此之外，荧光薄膜传感器还可以比较容易地置于手持设备中，便于对毒气的现场实时检测。另外，负载于滤纸基的荧光传感器因为其成本低、轻便、便于携带和环境友好等特点，也越来越受到人们的青睐。

目前，科研人员已经开发出了多种检测沙林毒气的荧光化学传感器。例如Pilato课题组[van Houten KA,Heath DC,Pilato RS.JAm Chem Soc,1998,120:12359–12360]，Swager课题组[Zhang SW,Swager TM.JAm Chem Soc,2003,125:3420–3421]以及Rebek课题组[Dale TJ,Rebek J.J Am Chem Soc,2006,128:4500–4501]通过将羟基引入荧光传感分子中，通过羟基磷酸酯化-分子内环化反应产生的荧光信号变化，实现了较高灵敏度和高选择性的神经毒剂及其模拟物的检测，但是这种方法由于其反应速度比较慢，导致了荧光变化信号需要的响应时间通常在几十秒以上。Che课题组[Liu X,Gong Y,Zheng Y,Xiong W,Wang C,Wang T,Che Y,Zhao J.Anal Chem,2018,90:1498–1501]发开了一种末端连有羟基的纳米纤维材料，通过接触神经毒剂分子后纤维表面的羟基振动，导致荧光增强，这种检测机理可以实现高选择性、高灵敏性和快速检测神经毒剂的模拟物，但是这种方法缺少重复利用性，对荧光传感器的实际应用造成了很大障碍。Phillips课题组[Sun X,Reuther JF,Phillips ST,Anslyn EV.Chem Eur J,2017,23:3903-3909]和Anslyn课题组[Sun X,Dahlhauser SD,Anslyn EV.JAm Chem Soc,2017,139:4635-4638]通过引用吡啶或者有机胺，通过利用自传播反应实现了荧光信号放大，用于检测神经性毒剂解离的F离子，从而确定了神经毒剂的浓度，虽然实现了荧光信号的放大，但是依然需要较长的反应时间(几十分钟)才能完成信号放大的过程。