[发明专利]一种基于柱[5]芳烃的凝胶因子及有机凝胶的应用

说明书

本发明公开了一种基于萘二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃的凝胶因子PC5，该凝胶因子在环己醇溶液中可以通过外墙π‑π作用形成具有黄色的聚集态诱导荧光的有机超分子凝胶PC5G。当向PC5G中加入Fe³⁺，由于Fe³⁺能与萘二甲酰亚胺产生阳离子‑π作用，破坏了凝胶因子之间的外墙π‑π作用，导致PC5G的荧光猝灭；当向荧光猝灭的金属凝胶PC5‑FeG中加入H₂PO₄^‑时，由于H₂PO₄^‑与Fe³⁺络合使PC5G的外墙π‑π作用再次恢复，导致聚集态诱导荧光重新出现，从而实现对Fe³⁺和H₂PO₄^‑连续可逆超灵敏检测。另外，有机超分子凝胶PC5G可以从水溶液中很好地移除Fe³⁺（去除率高达99.42%）。

技术领域

本发明涉及一种基于柱[5]芳烃的凝胶因子及其制备方法；本发明同时还涉及基于该凝胶因子的有机凝胶；本发明还涉及有机凝胶超灵敏检测分离Fe³⁺和H₂PO₄^-的应用，属于离子检测技术领域。

背景技术

最近几年，为金属离子在环境中寻找超灵敏检测分离的离子响应材料已经变得十分重要。到目前为止，有多种方法用来检测不同离子在环境中的存在，如原子吸收光谱法、荧光分析法等。但是这些方法操作起来比较复杂，而且设备价格昂贵，不宜大量投入实际应用中。因此，研究新的方法以实现在环境中有效地检测分离不同离子仍然是一个挑战。具有刺激响应的超分子有机凝胶作为一种新兴的功能和智能材料，由于它本身具有的特殊性质和很好的应用前景，已经越来越吸引人们的关注。

Fe³⁺在细胞水平的许多生化过程中起着关键的作用，人体中缺少Fe³⁺会导致贫血、肝损伤、帕金森病和癌症等疾病，同时，Fe³⁺由于具有顺磁性的本质，导致它成为一种荧光猝灭剂，这就使人们很难研究出一种连续可逆的荧光传感器来检测分离Fe³⁺。H₂PO₄^-不仅在各种环境和生物学的应用中起着至关重要的作用，而且在信息传输和能量储存方面也扮演着重要的角色。虽然Fe³⁺和H₂PO₄^-响应的有机凝胶已经被报道过，但是基于阳离子-π作用与外墙π-π作用的竞争来实现连续可逆超灵敏检测分离Fe³⁺的超分子有机凝胶却很少有报道。

柱芳烃作为一种新型的大环主体化合物分子，不仅具有多种超分子自主装驱动力，而且它本身具有一个π-电子富集的“外墙”，这个“外墙”可以与缺电子的分子络合形成稳定的外墙π-π作用的超分子有机凝胶。虽然基于柱[5]芳烃的超分子有机凝胶已经被报道过，但是对于这种基于柱[5]芳烃外墙π-π作用形成的超分子有机凝胶，以及它具有的刺激响应性质和作为荧光保密显示材料还没有被广泛的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于萘二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃的凝胶因子及合成方法；

本发明的另一目的是提供一种基于所述凝胶因子的有机凝胶；

本发明还有一个目的，就是提供上述有机凝胶在荧光检测分离Fe³⁺的应用，以及连续荧光识别Fe³⁺和H₂PO₄^-的应用。

一、基于萘二甲酰亚胺功能化柱[5]芳烃的凝胶因子