[发明专利]基于均苯三甲酰氯功能化的主客体组装超分子凝胶及其制备和应用

说明书

本发明设计合成了一种基于均苯三甲酰氯功能化的主客体组装超分子凝胶，是以N‑氨基‑1,8‑萘二甲酸酐功能化的均苯三甲酰氯为主体，4‑氨基吡啶功能化的均苯三甲酰氯为客体，在H₂O‑DMSO体系中进行络合组装而得。该超分子凝胶具有良好的荧光发射性能，当激发波长为380nm时，发出黄绿色荧光。在超分子凝胶中加入一系列阳离子水溶液，只有Fe³⁺能使超分子凝胶的荧光猝灭。在超分子凝胶与Fe³⁺配位形成的金属凝胶TG‑Fe中，分别加入一系列阴离子，只有H₂PO₄^‑能使金属凝胶TG‑Fe的荧光恢复，这种竞争性配位识别性能在离子识别领域具有重要的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于主客体组装的有机超分子凝胶，尤其涉及一种基于基于均苯三甲酰氯功能化的主客体组装超分子凝胶；本发明同时还涉及该超分子凝胶荧光识别铁离子和磷酸二氢根离子的应用，属于离子检测领域。

背景技术

铁，是人体不可缺少的微量元素，它是构成血红蛋白、肌红蛋白及多种酶的重要成分，如果体内缺少铁，可影响血红蛋白、肌红白蛋的合成，可使某些酶，如细胞色素C、核糖核苷酸还原酶、琥珀酸脱氢酶等的活性降低。这些酶与生物氧化、组织呼吸、神经递质的分解与合成有着密切关系。因此，铁的缺乏可引起很多生理上的变化，从而导致免疫力低下，智力降低和机体抗感染能力降低，影响机体体温调节能力，神经机能紊乱，工作效率降低等各种疾病,最常见的是缺铁性贫血。我国7岁以下儿童贫血平均患病率达51.6％，孕妇贫血率平均30％左右。主要因机体铁需要量增加、膳食摄入不足及吸收障碍引起。另外，消化道溃疡、肠道寄生虫等疾病的出血，也是引起铁缺乏的重要原因。因此，检测生命体中的铁含量具有重要的意义。

H₂PO₄^-在各种环境和生物应用中起着至关重要的作用。例如，它是肥料和药物相关行业中广泛使用的组分。在生物学应用中，核酸（DNA和RNA）的核心组分是H2PO4-基团，其在许多酶促反应中起重要作用。此外，已知H₂PO₄^-阴离子能选择性地与磷酸盐结合蛋白（PBP）相互作用，并且其结构经结晶学表征，表明PBP核心处的阴离子保持总共12个氢键。由于其在自然界中无处不在，人们越来越关注开发新的合成受体，目的是选择性地检测H₂PO₄^-。

目前，人们已经研发出多种离子检测的方法，并且由于荧光法具有操作简便、快捷、灵敏度高等优点，已经发展为离子识别的主要检测手段。然而，在现实生活中，各种对人体有益或有害的离子大都存在于水相中，而所报道的可以对离子进行检测的有机化合物大多是疏水性，很难在水相中对离子进行检测。

发明内容

本发明的目的是提供一种能在阳离子中单一性选择性超灵敏荧光识别铁离子并连续性识别磷酸二氢根离子的超分子凝胶的制备方法及具体实施措施。

一、有机超分子凝胶TG

有机超分子凝胶，是以N-氨基-1,8-萘二甲酸酐功能化的均苯三甲酰氯（TNA）为主体，4-氨基吡啶功能化的均苯三甲酰氯（G）为客体，在H₂O-DMSO体系中以1:1~1:1.2的摩尔比进行络合自组装而得。

所述主体TNA的结构式如下：

主体TNA的制备：在DMF中，均苯三甲酰氯和1,8-萘二甲酰亚胺肼以1:3.3~1:3.5的摩尔比，于室温下反应10~12h；反应结束后加入盐酸析出白色絮状物，抽滤，用DMF和乙醇重结晶，即得主体化合物TNA。图1、2分别为主体TNA的氢谱图和质谱图。

客体G的结构式如下：