[发明专利]D-A型有机荧光小分子材料及其在三价铁离子检测中的应用

说明书

一种给电子基团(D)‑拉电子基团(A)型有机荧光小分子材料及其在三价铁离子(Fe³⁺)检测中的应用，属于荧光传感技术领域。具体涉及一类以三苯胺类分子为给体，以3,4,5‑三苯基‑4H‑1,2,4‑三氮唑为受体的D‑A型荧光传感材料。这类分子的D‑A型结构，以及从D到A的电荷转移(CT)态性质保证了其具有高的荧光效率，而且3,4,5‑三苯基‑4H‑1,2,4‑三氮唑作为该荧光分子蓝光构筑单元，不但具有良好的电子运输能力，而且其裸露的氮原子对铁离子具有较高的络合能力，保证了该荧光材料对于铁离子检测有极高的选择性和灵敏度。除此之外，该类材料对实际水中Fe³⁺也具有良好的检测性能。

技术领域

本发明属于荧光传感技术领域，具体涉及一种给电子基团(D)-拉电子基团(A)型有机荧光小分子材料及其在三价铁离子(Fe³⁺)检测中的应用，该类荧光材料具有检测限低、灵敏度高、选择性好，可用于实际水样中Fe³⁺检测的优点。

背景技术

Fe³⁺是人体的必需元素，在人体内参与多种酶和免疫系统的组成。Fe³⁺在人体内是不能正常代谢的，若体内大量积累，则会患高铁血红蛋白症。除此之外，过量铁还会导致智力下降，体力不支。而人体内铁含量过低又会导致缺铁性贫血，轻者会出现头晕目眩、记忆衰退、耳鸣等症状，重者会导致精神失常、肠道出血及白血病。因此，Fe³⁺的检测是十分重要的。

目前Fe³⁺检测技术主要有原子吸收光谱法(AAS)、离子色谱法、发射光谱法(AES)、分光光度法、高效液相色谱电感耦合等离子法、荧光分光光度法等。然而这些方法普遍存在高成本、操作复杂、检测耗时长、仪器大型化等缺点，限制了其在现场检测中的应用。

与以上多种检测技术相比较，荧光传感凭借其独特的优势脱颖而出。其工作原理包括光诱导电子转移(PET)，激发态内质子转移(ESIPT)，荧光共振能量转移(FRET)，分子内电荷转移(ICT)以及聚集诱导发光(AIE)等。它具有高选择性，高的灵敏度，简单的操作步骤以及低的成本。除此之外，荧光传感器可以比较容易的置于手持设备中，更加有利于金属离子的现场检测。

目前用于Fe³⁺传感的荧光材料主要包括共轭聚合物、小分子荧光材料、高分子自组装材料以及树枝状分子等，但是相比较于其它材料，小分子荧光材料具有成本低、溶解性好、合成方法简单等优点，更加有利于实际应用。然而，目前的Fe³⁺检测仍有不足的地方，例如无法排除三价铬离子(Cr³⁺)和二价铜离子(Cu²⁺)的干扰。我们对此提出改进，利用给体(D)-受体(A)型有机荧光小分子材料来进行Fe³⁺高灵敏性检测。

D-A型有机荧光小分子材料具有一个给电子基团(D)和一个拉电子基团(A)，而两个基团通过π电子共轭体系连接到一起。当该有机荧光小分子材料在350nm左右被激发后，发生分子内的电荷转移，从电子受体到电子供体，与此同时在460nm左右有一个新的发射峰出现，在我们就称之为分子内电荷转移(ICT)(如图1)。近年来，该材料主要用于有机发光器件和太阳能电池，而且它们还可以作为荧光传感材料用于检测金属离子。

发明内容

本发明的目的在于提供一类D-A型有机荧光小分子材料，并通过荧光法实现其对Fe³⁺的检测。本发明涉及一类以三苯胺类分子为给体(D)，以3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三氮唑为受体(A)的D-A型荧光传感材料。这类分子的D-A型结构，以及从D到A的电荷转移(CT)态性质保证了其具有高的荧光效率，而且3,4,5-三苯基-4H-1,2,4-三氮唑作为该荧光分子蓝光构筑单元，不但具有良好的电子运输能力，而且其裸露的氮原子对铁离子具有较高的络合能力，保证了该荧光材料对于铁离子检测有极高的选择性和灵敏度。除此之外，该类材料对实际水中Fe³⁺也具有良好的检测性能。