[发明专利]荧光传感材料及其制备方法以及在高灵敏度检测神经性毒剂方面的应用

说明书

本发明提供了一种基于两个功能单元(苯并咪唑和封端基团)的式(I)所示的化合物，该化合物制备的荧光材料中荧光分子通过协同作用增强电荷转移复合物(CT)的形成，用以增强检测神经毒剂的灵敏度。其协同作用的机理在于苯并咪唑基团可以与神经毒剂发生氢键作用导致P‑X(X＝Cl，CN，F)的断裂，断裂后的产物更容易与封端基团作用形成电荷转移复合物，从而产生比率荧光变化信号。其检测神经性毒剂蒸气的浓度为ppb～ppm级别，且对常见的干扰气体如有机溶剂等没有明显响应。本发明的荧光材料稳定性强，荧光量子产率高，应用前景广泛。

技术领域

本发明属于有机荧光传感材料领域，具体涉及荧光传感材料的制备方法及其在高灵敏度检测神经毒剂方面的应用。

背景技术

神经性毒剂是一类剧毒、高效、连杀性致死剂，无刺激性，包括G型神经毒剂(沙林(sarin，甲氟膦酸异丙酯)、梭曼(soman，甲氟磷酸频哪酯)和塔崩(二甲氨基氰膦酸乙酯，tabun))和V型神经毒剂(如维埃克斯(VX，S-(2-二异丙基氨乙基)-甲基硫代膦酸乙酯))，是剧毒的有机磷酸酯，能够不可逆的抑制神经突触中乙酰胆碱酯酶而干扰神经脉冲传送，严重时将导致呼吸肌麻痹从而引发死亡。神经性毒剂一旦分散到环境中，特别是不易挥发的VX等，它们的剧毒性会保持数小时到数周不等，对生命和环境安全构成巨大威胁。因此迫切需要开发出快速、有效、高灵敏度、高选择性并且适宜实地使用的便携化的检测技术。

目前已经开发了基于各类仪器和化学检测的技术，如气质、液质联用仪(GC-MS,LC-MS)、表面声波法、化学电离质谱法、离子迁移谱、表面增强拉曼光谱、核四级共振波谱法、电化学法、显色法等。国际军事领域发展和应用了以上的检测技术，包括与不同毒剂接触后显示不同的颜色进行区分检测的化学检测纸M8和M9、显色化学毒剂的检测包M256 A1、表面声波微型化学毒剂检测器SWA MINICAD MKⅡ、Drager Multi-IMS离子迁移光谱检测仪等。但这些检测技术在检测过程中存在一种或几种缺点，包括成本高、操作时间较长和操作复杂等。相比以上方法，荧光检测法具有简单、快速、可便携化、高灵敏度和高选择性的特点，已经广泛应用于化学战剂的检测。二乙基氯磷酸酯(DCP)通常被用作G系列神经毒剂模拟剂来评估它们的性能。然而，由于DCP与沙林存在较大的差异(如DCP的亲电性更强)，使用DCP来评价荧光传感器的性能可能会有较大的偏差。相比之下，氰基磷酸二乙酯(DCNP)更适合用于G系列神经毒剂的模拟物。此外，在模拟物中可能产生的酸杂质会导致类似的荧光响应，从而导致假阳性信号。因此，开发对沙林和索曼具有高灵敏度和选择性(特别是对酸的选择性)的荧光传感器，仍然具有挑战性。

我们设计了具有两个分子识别功能单元(苯并咪唑和封端基团，封端基团如吡啶、氰基、烷氧基)的荧光分子。相比于神经毒剂分子和仅与封端基团之间的亲核相互作用，两个分子识别单元可以通过协同作用来增强电荷转移(CT)的形成，以增强检测灵敏度。推测该协同作用的机理在于苯并咪唑基团可以与神经毒剂发生氢键作用导致P-X(X＝Cl，CN，F)的断裂，断裂后的产物更容易与吡啶或氰基、烷氧基基团作用形成电荷转移复合物，从而产生比率荧光变化信号。重要的是，比率荧光响应不同于各种干扰的平行响应，因此提供了对干扰的选择性。此外，目标分子中碱性较强的苯并咪唑单元可以优先捕捉酸，从而使其对酸的敏感性大大降低。因此，具有两个协同分子识别单元的新荧光分子使得检测沙林和梭曼的灵敏度和选择性大大提高。

发明内容

本发明提供了一种下式(Ⅰ)所示的化合物: