[发明专利]一种双喹啉功能化萘二甲酰亚胺衍生物及其制备和在检测分离水合肼中应用

说明书

本发明公开了一种双喹啉功能化萘二甲酰亚胺衍生物，在N₂气体条件下，将1,4,5,8‑萘四酸酐和2‑(喹啉‑8‑氧基)乙酰肼加入无水DMF溶液中，135~145℃搅拌溶解，然后将溶液在连续回流的条件下135~145℃进行强烈搅拌15~20 h，冷却至室温，经过滤收集沉淀，用无水甲醇洗涤，最后真空干燥得到8‑QP。该化合物可通过喹啉和萘二甲酰亚胺官能团的协同作用下多通道检测和吸附分离水合肼蒸气。8‑QP可以形成的晶体能高选择性检测水合肼蒸气，同时该晶体对水合肼蒸气具有良好的吸附分离性。8‑QP也能够在二甲基亚砜和水二元溶液中可形成超分子有机凝胶，该8‑QP凝胶能实现水合肼蒸气的多通道检测。

技术领域

本发明涉及一种双喹啉功能化萘二甲酰亚胺衍生物及其制备方法，同时涉及其在水合肼（DH）以及水合肼蒸气检测与吸附分离中的应用；本发明同时还涉及用8-QP制备超分子有机凝胶，用于裸眼检测、荧光检测水合肼。属于化学合成及材料制备领域、有毒气体检测吸附和分离领域。

背景技术

水合肼（也称联氨）是一种广泛应用于化学工业原料及中间体。它具有强还原性和碱性，在医药、农业、农药、染料和抗氧化剂领域有着重要的应用。但需要注意的是，水合肼也是剧毒且有潜在致癌性的。由于肼具有良好的水溶性，其泄漏会对环境、生态和人类健康造成连锁威胁，例如，水污染、土壤腐蚀、食品安全，最终导致人类肝、肺和神经系统疾病甚至死亡然后被人体吸收，对细胞、组织和神经造成持久损伤。此外，水合肼蒸气泄漏还会导致化学设施发生灾难性爆炸。因此，实时检测和吸附分离水和空气中的水合肼在化工生产和环境保护方面至关重要。目前已报道的水合肼检测方法中仪器检测法由于需要使用昂贵仪器而有所局限。此外，大多数已报道的荧光传感器只能用于水合肼检测，而不能吸附和分离水合肼，而其他报道的水合肼吸附分离材料无法同时用于水合肼的检测。因此，易于合成、低成本、便于使用的能同时实现水合肼及其蒸气的高灵敏度检测和高效吸附的材料在化工生产领域具有重要的需求和应用前景。在本发明中，我们设计并合成了一个双喹啉功能化萘二甲酰亚胺衍生物（8-QP）。该材料可以多通道检测和吸附分离水合肼以及水合肼蒸气，且具有专一选择性和高灵敏度。该材料具有易于合成，便于应用的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能多通道检测和吸附水合肼的超分子智能材料；

本发明的另一目的是提供上述8-QP功能分子的合成方法；

一、双喹啉功能化萘二甲酰亚胺衍生物及制备

本发明双喹啉功能化萘二甲酰亚胺衍生物分子式为：C₃₅H₂₂N₆O₈，标记为：8-QP，其结构式为：

8-QP的制备：在N₂气体条件下，将1,4,5,8-萘四酸酐和2-(喹啉-8-氧基)乙酰肼Q2加入无水DMF溶液中，135~145℃搅拌溶解，然后将溶液在连续回流的条件下135~145℃进行强烈搅拌15~20 h，冷却至室温，经过滤收集沉淀，用无水甲醇洗涤，最后真空干燥，得到目标功能分子8-QP。

8-QP合成路线为：

功能分子8-QP的质谱和氢谱谱图见图1、图2。

二、8-QP晶体粉末检测和吸附水合肼蒸气

1、8-QP晶体的结构

将功能分子8-QP在二甲基亚砜溶液中室温下缓慢蒸发，得到深橙色晶体，该晶体具有多孔结构，孔隙率为32.8%。8-QP存在分子内氢键（图3a）。该主体通过C-H⋯O相互作用拓扑与其他8个主体组装成一个伪腔（图3b），沿结晶学a轴形成空一维通道。如图3c所示，两个主体上喹啉环到萘环的质心-质心距离为3.4439 Å，说明三个8-QP分子经过π···π堆积形成三明治状三聚体，并且计算得出晶体8-QP的溶剂可达体积估计为3056.66 Å³。

2、8-QP晶体粉末对水合肼的识别和吸附分离性