本發(fā)明涉及熒光探針領(lǐng)域，具體涉及一種熒光探針的合成方法及其在檢測硝基化合物等爆炸物中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

近年來全球各地恐怖主義活動日益猖獗，比如2004年俄羅斯飛機(jī)爆炸案、2006年孟買列車爆炸案、2008年印度齋普爾爆炸案及2010年莫斯科地鐵爆炸案等，這是由于基于硝基化合物的爆炸性武器非常容易制造，但是它們卻可以造成巨大的危害和損失，尤其是在車站、機(jī)場等人口密集區(qū)。因此，發(fā)展高效靈敏的檢測硝基化合物等爆炸物的方法已成為關(guān)乎全球的安全問題而被提上日程。

目前，已經(jīng)發(fā)展起來的檢測爆炸物的方法很多，如化學(xué)現(xiàn)場測試法、化學(xué)電阻法、便攜質(zhì)譜法、氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜-電子捕獲法、表面增強(qiáng)拉曼光譜法、核四極共振法、熱快中子分析法、離子遷移譜法和X-射線法等。然而，大部分的檢測方法成本投入較高，檢測過程過于復(fù)雜，這些因素都嚴(yán)重制約了某些方法在實(shí)際檢測中的應(yīng)用。比如，化學(xué)現(xiàn)場測試法雖然檢測特異性很強(qiáng)但靈敏度不高，也無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程檢測；X-射線法能檢測出大量隱藏的爆炸性裝置，便攜質(zhì)譜法能準(zhǔn)確識別出爆炸物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，但其硬件密集型的特點(diǎn)降低了在復(fù)雜環(huán)境中的實(shí)用性。

熒光探針技術(shù)是有效檢測硝基化合物等爆炸物的手段之一，因?yàn)樵摷夹g(shù)相對來說技術(shù)性要求并不高，易于實(shí)用化，而且檢測靈敏度高，對諸多爆炸物分子甚至某些特定官能團(tuán)都具有識別作用。目前，尚沒有基于2-乙炔基吡啶結(jié)構(gòu)的五蝶烯醌類熒光探針的合成方法及應(yīng)用，因此，本專利描述了該類熒光探針的合成方法及其在檢測硝基化合物等爆炸物中的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能檢測硝基化合物等爆炸物的熒光探針的制備方法及應(yīng)用，該熒光探針是以稠環(huán)芳烴制得的五蝶烯醌類化合物與2-乙炔基 吡啶鋰為原料合成的一種具有檢測硝基化合物等爆炸物功能的熒光探針。

本發(fā)明的目的是通過下述方式實(shí)現(xiàn)的：

一種具有檢測硝基化合物等爆炸物功能的熒光探針的合成方法，包括以下步驟：

(1)以稠環(huán)芳烴、乙酸和對苯醌為原料，合成得到三蝶烯醌類化合物Ⅱ；

(2)以稠環(huán)芳烴、乙酸、化合物Ⅱ和四氯苯醌為原料，合成得到五蝶烯醌類化合物Ⅲ；

(3)以2-乙炔基吡啶、正丁基鋰、正己烷和四氫呋喃為原料，合成得到2-乙炔基吡啶鋰，即化合物Ⅳ；

(4)以化合物Ⅲ、四氫呋喃和化合物Ⅳ為原料，合成得到熒光探針前體，即化合物Ⅴ；

(5)以化合物Ⅴ、氯化亞錫、乙酸和丙酮為原料，合成得到所需的熒光探針，即一種具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針，其結(jié)構(gòu)通式Ⅰ如下：

通式Ⅰ中，R1～R4為H、烷基、芳基或含雜原子的取代基。R1～R4為烷基、芳基時，為C1～C20的烷基、芳基，優(yōu)選為C1～C10的烷基、芳基；R1～R4為含雜原子取代基時，為磺酸基、羧基、羥基、鹵素、氨基、胺基、烷氧基、氰基或硝基。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的 步驟(1)、(2)中的稠環(huán)芳烴為蒽或蒽取代物，取代基為烷基、芳基或含雜原子的取代基；取代基為烷基、芳基時，為C1～C20的烷基、芳基，優(yōu)選為C1～C10的烷基、芳基；取代基為含雜原子取代基時，為磺酸基、羧基、羥基、鹵素、氨基、胺基、烷氧基、氰基或硝基。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(1)中的反應(yīng)條件為在三口燒瓶中加入稠環(huán)芳烴、乙酸和對苯醌，稠環(huán)芳烴與對苯醌的摩爾比為1:0.5～1:2；開動攪拌器，加熱回流4～10h,反應(yīng)冷至室溫后，抽濾，濾渣用熱水洗滌，烘干后得化合物Ⅱ。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(2)中的反應(yīng)條件為在三口燒瓶中加入稠環(huán)芳烴、乙酸、化合物Ⅱ和四氯苯醌，稠環(huán)芳烴與化合物Ⅱ的摩爾比為1:0.5～1:2；開動攪拌器，加熱回流30～40h,反應(yīng)冷至室溫后，抽濾，濾渣用乙醚洗滌，烘干后得化合物Ⅲ。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(3)中的反應(yīng)條件為在三口燒瓶中加入2-乙炔基吡啶和經(jīng)無水無氧處理的四氫呋喃；開動攪拌器并使反應(yīng)物冷卻至-10～0℃，在攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下滴加含正丁基鋰的正己烷溶液，得含化合物Ⅳ的溶液。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(4)中的反應(yīng)條件為在三口燒瓶中加入化合物Ⅲ和經(jīng)無水無氧處理的四氫呋喃；開動攪拌器，在攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下滴加(3)中得到的含化合物Ⅳ的溶液；室溫下反應(yīng)10～20h,用稀鹽酸中和后，用氯仿萃取，有機(jī)相用無水Na2SO4干燥后蒸出氯仿，得化合物Ⅴ。

上述的具有硝基化合物等爆炸物檢測功能的熒光探針的合成方法，所述的步驟(5)中的反應(yīng)條件為在圓底燒瓶中加入化合物Ⅴ和丙酮；開動攪拌器，滴加含有氯化亞錫的乙酸溶液；室溫下反應(yīng)20～30h,將反應(yīng)混合物過濾，濾渣用NaHCO3洗滌，而后用氯仿溶解，經(jīng)無水硫酸鎂干燥后蒸出氯仿，得所需的熒光探針。

一種根據(jù)上述的合成方法制備的熒光探針。

根據(jù)上述的合成方法制備的熒光探針在檢測硝基化合物等爆炸物中的應(yīng)用。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明采用將稠環(huán)芳烴制得的五蝶烯醌類化合物與2-乙炔基吡啶鋰反應(yīng)來制備所需的熒光探針，該熒光探針的氯仿溶液在有硝基化合物存在時會發(fā)生熒光猝滅現(xiàn)象，并且猝滅程度隨著硝基化合物濃度的增加而增大。相比于現(xiàn)有的一些檢測技術(shù)，本發(fā)明中的熒光探針成本投入較少，合成路線簡單，后處理方便。

本發(fā)明所述熒光探針因其具有大的空腔結(jié)構(gòu)而能夠有效結(jié)合硝基化合物，其富電子結(jié)構(gòu)及硝基化合物的缺電子性能決定了二者結(jié)合后電荷發(fā)生部分耦合作用，導(dǎo)致熒光發(fā)生猝滅，從而起到檢測硝基化合物等爆炸物的作用。

附圖說明

圖1實(shí)施例1～5中合成熒光探針o-IPP的流程圖；

圖2實(shí)施例6中熒光探針o-IPP在加入不同濃度硝基苯10分鐘后用260nm光激發(fā)時的熒光光譜圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例用于進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于實(shí)施例。

實(shí)施例1 三蝶烯醌的合成：

在100mL三口燒瓶中加入0.41g(2.30mmol)蒽、1.39g(12.86mmol)對苯醌和40mL乙酸。開動攪拌器，加熱回流6h,反應(yīng)冷至室溫后，抽濾，濾渣用熱水洗滌，烘干后得0.37g(1.30mmol)三蝶烯醌，產(chǎn)率為56.6％。通過質(zhì)譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認(rèn)產(chǎn)物為三蝶烯醌。

實(shí)施例2 五蝶烯醌的合成：

在100mL三口燒瓶中加入0.18g(1.00mmol)蒽、0.28g(1.00mmol)三蝶烯醌、0.25g(1.00mmol)四氯苯醌和60mL乙酸。開動攪拌器，加熱回流36h,反應(yīng)冷至室溫后，抽濾，濾渣用乙醚洗滌，烘干后得0.26g(0.57mmol)五蝶烯醌，產(chǎn)率為56.5％。通過質(zhì)譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認(rèn)產(chǎn)物為五蝶烯醌。

實(shí)施例3 2-乙炔基吡啶哩(化合物Ⅳ)的合成：

將10mL三口燒瓶置于冰水浴中并通氮?dú)猓尤?.5mL(4.56mmol)2-乙炔基吡啶和5mL經(jīng)無水無氧處理的四氫呋喃。開動攪拌器并使反應(yīng)物冷卻至0℃，在攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下逐滴滴加1.9mL濃度為2.7M的正丁基鋰/正己烷溶液，得含化合物Ⅳ的溶液。通過質(zhì)譜確認(rèn)產(chǎn)物中含化合物Ⅳ。

實(shí)施例4 熒光探針前體o-IPP precursor的合成：

在100mL三口燒瓶中加入0.25g(0.54mmol)五蝶烯醌和40mL經(jīng)無水無氧處理的四氫呋喃。開動攪拌器，在攪拌和氮?dú)獗Ｗo(hù)下逐滴滴加7mL實(shí)施例3中得到的含化合物Ⅳ的溶液。室溫下反應(yīng)16h,用質(zhì)量濃度為10％的稀鹽酸中和至pH＝7后，用氯仿萃取，有機(jī)相用無水Na₂SO₄干燥后蒸出氯仿，得0.25g(0.37mmol)o-IPP precursor，產(chǎn)率為69.4％。通過質(zhì)譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認(rèn)產(chǎn)物為o-IPP precursor。

實(shí)施例5 熒光探針o-IPP的合成：

在50mL圓底燒瓶中加入0.20g(0.30mmol)o-IPP precursor和5mL丙酮。開動攪拌器，滴加10mL濃度為0.1mol/L的氯化亞錫/乙酸溶液。室溫下反應(yīng)24h,將反應(yīng)混合物過濾，濾渣用飽和NaHCO₃溶液洗滌，而后用氯仿溶解，經(jīng)無水硫酸鎂干燥后蒸出氯仿得0.12g(0.19mmol)熒光探針o-IPP,產(chǎn)率為63.0％。通過質(zhì)譜、¹H-NMR及¹²C-NMR核磁譜圖確認(rèn)產(chǎn)物為o-IPP。

實(shí)施例6 o-IPP對硝基苯的熒光檢測：

將3mL濃度為10μM溶于氯仿的o-IPP探針溶液加入到1cm×1cm×4cm的比色皿中，而后分別加入不同體積的硝基苯使得其最終濃度分別為0、195μM、244μM、732μM、1220μM、1830μM、2440μM、3250μM，10分鐘后，激發(fā)光選用260nm，用熒光光譜儀測量工作液的熒光光譜如圖2所示。圖2表明，加入硝基苯后，在385nm處熒光顯著降低，并且隨著加入硝基苯量的增加，熒光猝滅現(xiàn)象越明顯，因而o-IPP可以實(shí)現(xiàn)對硝基苯的熒光檢測。

結(jié)論：由以上附圖和實(shí)施例可見，本發(fā)明所述熒光探針因其具有大的空腔結(jié)構(gòu)而能夠有效結(jié)合硝基化合物，其富電子結(jié)構(gòu)及硝基化合物的缺電子性能決定了二者結(jié)合后電荷發(fā)生部分耦合作用，導(dǎo)致熒光發(fā)生猝滅，從而起到檢測硝基化合物等爆炸物的作用。