CN106565801A - 一种含α‑吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含α‑吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106565801A
CN106565801A CN201610947932.6A CN201610947932A CN106565801A CN 106565801 A CN106565801 A CN 106565801A CN 201610947932 A CN201610947932 A CN 201610947932A CN 106565801 A CN106565801 A CN 106565801A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pyranoside
perylene
gas
gas sensor
preparation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610947932.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106565801B (zh
Inventor
黄永伟
刘中华
厉永强
刘笑天
王学娟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henan University
Original Assignee
Henan University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henan University filed Critical Henan University
Priority to CN201610947932.6A priority Critical patent/CN106565801B/zh
Publication of CN106565801A publication Critical patent/CN106565801A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106565801B publication Critical patent/CN106565801B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H15/00—Compounds containing hydrocarbon or substituted hydrocarbon radicals directly attached to hetero atoms of saccharide radicals
    • C07H15/26—Acyclic or carbocyclic radicals, substituted by hetero rings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07H—SUGARS; DERIVATIVES THEREOF; NUCLEOSIDES; NUCLEOTIDES; NUCLEIC ACIDS
    • C07H1/00—Processes for the preparation of sugar derivatives
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含α‑吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物，其特征在于结构式如下：。采用本发明制备的含α‑吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极，当检测电极置于5ppm水合肼气体中，气体分子将与苝酰亚胺衍生物发生电子转移，导致气敏传感器电流在2‑3秒内发生了5个数量级的变化，实现对特定气体的高效检测。

Description

一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机电阻式气敏传感器技术领域，具体涉及一种含α吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，随着工业生产不断发展、人们生活水平日益提高，环境问题也日益突出。可燃气体燃烧和有毒气体泄漏事件时有报道，环境质量和大众健康问题已引起社会的广泛关注。鉴于此，研制和开发性能优异的气敏传感器已成为相关科研人员的首要任务。特别是近些年来，纳米材料和技术的不断发展与进步，极大地推进了新型气敏传感器的制备和应用发展。目前已开发出的具有纳米结构的气敏传感器可用于检测多种气体，如CO、H2 及天然气等可燃性气体，以及H2S、NOx、NH3 和碳氢化合物等有毒气体，广泛用于工业监控、气象监测、室内外空气质量监控以及医疗等多个领域。然而，直到目前为止，有关气敏传感器的研究主要集中于无机纳米结构材料，有机纳米结构材料在气敏传感器上的应用研究依然比较滞后，而有机纳米结构传感器由于具有操作温度低、功耗小、成本低、制备方法简便及与微电子产业良好匹配等优点近些年受到了越来越多的关注。
苝酰亚胺衍生物作为一类n型有机半导体，由于其具有缺电子的结构特征，因此对给电子的胺类气体较为敏感，可以用来制备检测该类气体的气敏传感器。尽管近些年来苝酰亚胺衍生物气敏传感器研究已取得长足发展，但其性能研究依然存在着如下不足：1）目前研究工作主要集中于依靠其光学性质变化的荧光型气敏传感器，而基于其半导体性质的电阻式气敏传感器研究相对滞后，这不利于其微型化发展，更不利于气体高效快捷检测；2）气敏灵敏度较低，限制了其在实际生活中的应用；3）用于气敏传感器研究的苝酰亚胺衍生物分子设计缺乏系统性，分子结构与其传感性能的关系也未得到阐述。因此，进一步发展具有较高灵敏度的苝酰亚胺衍生物电阻式气敏传感器，并揭示苝酰亚胺衍生物分子结构与传感性能的关系已成为其气敏传感性能研究过程中亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对有毒有害气体高效快捷检测，提供一种含α吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物，其特征在于结构式如下：
。
所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物的制备方法，包括以下步骤：将1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐、(4-氨基苯基)- α-D-吡喃葡萄糖、NMP（N-甲基吡咯烷酮）和冰醋酸混合均匀，氩气保护、120 ℃下反应4 h，冷却至室温，加入水，搅拌过夜，过滤干燥，重结晶得到所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物；1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐的结构式为：
。
1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐可以采用文献（① Quante, H. Ph.D. Thesis, University of Mainz, 1994; ② M.Schneider and K. Müllen, Chem. Mater. 2000, 12, 352-362.）中公开的方法制备。(4-氨基苯基)- α-D-吡喃葡萄糖可以采用文献（Y. Huang, J. Hu, W. Kuang, Z. Wei andC. F. J. Faul, Chem. Commun.2011, 47, 5554–5556.）中公开的方法制备。
所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极中的应用，包括以下步骤：①将含α吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物溶入DMF（N,N’-二甲基甲酰胺）/H2O混合溶剂中，振荡10分钟后静置24小时后，得棕红色沉淀；②将步骤①得到的棕红色沉淀分散于甲醇中，滴涂于沉积有二氧化硅的硅片上，待甲醇在空气中挥发干燥后，选择直径为0.2-0.5 µm氧化锡线作为掩膜，于5 ×10-5 Torr 真空体系中，以0.5 Å/s速度沉积30-50 nm 厚金层，随后将掩膜去除，获得气敏传感器的检测电极。
本发明产生的有益效果是：采用本发明制备的含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极，当检测电极置于5 ppm水合肼气体中，气体分子将与苝酰亚胺衍生物发生电子转移，导致气敏传感器电流在2-3秒内发生了5个数量级的变化，实现对特定气体的高效检测。
附图说明
图1为实施例1制备的含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物核磁谱图；
图2为实施例1制备的气敏传感器的结构示意图；
图3为实施例1制备的气敏传感器的电流随时间变化图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于此。
实施例1
将1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐(0.07 g, 0.06 mmol)和(4-氨基苯基)- α-D-吡喃葡萄糖 (0.08 g, 0.29 mmol) 溶于5mL NMP和 1 mL冰醋酸的混合溶液中，氩气保护下反应4 h（120 ℃）。冷却至室温，加入30mL水，搅拌过夜（12h），过滤干燥，DMF/ H2O重结晶三次（先溶于DMF，然后加入H2O，DMF和H2O体积比为4:1）得到0.08 g N, N’-双（（4-氨基苯基）-α-D-吡喃葡萄糖苷- 1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝二酰亚胺 （含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物），产率，77.65%。制备的含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物核磁谱图如图1所示。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d 6 ): δ (ppm):7.86 (s, 4 H), 7.34 (d, J = 8, 8H), 7.19 (m, 8 H), 6.92 (d, J = 4, 8 H), 5.42 (s, 2 H), 5.05 (m, 6 H), 4.54(d, J = 8, 2 H), , 3.60 (m, 9 H), 3.20 (m, 3 H), 1.69 (s, 8 H), 1.26 (s, 24H), 0.71 (s, 36 H). MS (MALDI-TOF): calcd for C104H118N2O20, 1716.08, m/z, found1716.7。
将含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物溶入DMF/ H2O混合溶剂（0.1 mg/mL，DMF与H2O体积比1/4），振荡10分钟后静置24小时后，得棕红色沉淀，经扫描电镜表征为直径0.4-1 μm微米线。将棕红色沉淀分散于甲醇中，滴涂于沉积有二氧化硅的硅片上，待甲醇在空气中挥发干燥后，选择直径为0.2-0.5 µm 氧化锡线作为掩膜，于5 ×10-5 Torr 真空体系中，以0.5 Å/s速度沉积50 nm 金层，随后将掩膜去除，获得气敏传感器的检测电极。
将制作完成后的检测电极放入体积为2 L的密闭真空金属腔中，该体系与真空泵直接相连，待该真空体系压力降至10-4 pa 时，将电极与Keithley 4200-SCS电学检测系统连接，记录真空体系的电流（I0），随后通过微量注射器将1 µL 的水合肼注入腔体，记录气敏传感器 的电阻（I）随时间的变化曲线，进一步通过分析I/I0随时间变化曲线，得到气敏传感器在水合肼气氛下的灵敏度。由图3可以看出，采用本实施例制备的α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极，当检测电极置于5 ppm水合肼气体中，气体分子将与苝酰亚胺衍生物发生电子转移，导致气敏传感器电流在2-3秒内发生了5个数量级的变化，实现对水合肼气体的高效检测。
本发明不但实现了低浓度水合肼气体的高效快捷检测，而且通过分子结构的改变实现了对传感器灵敏的调控，且结构简单、体积小、便于携带，在胺类气体检测中具有广泛的应用前景。
虽然本发明以数个较佳实施例揭示如上，但其并非用于限制本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做任意改动或等同替换，因此本发明的保护范围当以随附的权利要求所界定的保护范为准。

Claims (4)

1.一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物，其特征在于结构式如下：
。
2.如权利要求2所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将1,6,7,12-四（4’-（1”,1”,3”,3”-四甲基丁基）苯氧基））-3,4:9,10-苝四羧酸二酐、(4-氨基苯基)- α-D-吡喃葡萄糖、NMP和冰醋酸混合均匀，氩气保护、120℃下反应4 h，冷却至室温，加入水，搅拌过夜，过滤干燥，重结晶得到所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物。
3.如权利要求1所述含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物在气敏传感器的检测电极中的应用。
4.如权利要求3所述的应用，其特征在于包括以下步骤：①将含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物溶入DMF/H2O混合溶剂中，振荡10分钟后静置24小时，得棕红色沉淀；②将步骤①得到的棕红色沉淀分散于甲醇中，滴涂于沉积有二氧化硅的硅片上，待甲醇在空气中挥发干燥后，选择直径为0.2-0.5 µm 氧化锡线作为掩膜，于5 ×10-5 Torr 真空体系中，以0.5 Å/s速度沉积30-50 nm 厚金层，随后将掩膜去除，获得气敏传感器的检测电极。
CN201610947932.6A 2016-10-26 2016-10-26 一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用 Active CN106565801B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610947932.6A CN106565801B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610947932.6A CN106565801B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106565801A true CN106565801A (zh) 2017-04-19
CN106565801B CN106565801B (zh) 2018-11-16

Family

ID=58535865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610947932.6A Active CN106565801B (zh) 2016-10-26 2016-10-26 一种含α-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106565801B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103193775A (zh) * 2013-03-12 2013-07-10 河南大学 一种苝酰亚胺衍生物微米或纳米线及其应用
CN103204853A (zh) * 2013-03-18 2013-07-17 河南大学 一种苝酰亚胺衍生物微米线及其应用
CN105175417A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 中国科学院化学研究所 对有机胺类气体具有荧光响应的一维有机半导体纳米管及其制备方法和应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103193775A (zh) * 2013-03-12 2013-07-10 河南大学 一种苝酰亚胺衍生物微米或纳米线及其应用
CN103204853A (zh) * 2013-03-18 2013-07-17 河南大学 一种苝酰亚胺衍生物微米线及其应用
CN105175417A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 中国科学院化学研究所 对有机胺类气体具有荧光响应的一维有机半导体纳米管及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JIANCHEN HU ET AL.: "Self-Assembled Sugar-Substituted Perylene Diimide Nanostructures with Homochirality and High Gas Sensitivity", 《ADV. FUNCT. MATER》 *
YANYAN FU ET AL.: "Recent progress in thin film fluorescent probe for organic amine vapour", 《SCI CHINA CHEM》 *
YONGWEI HUANG ET AL.: "Probing the Sensory Property of Perylenediimide Derivatives in Hydrazine Gas: Core-Substituted Aromatic Group Effect", 《ACS APPL. MATER. INTERFACES》 *
杜斌 等: "苝酰亚胺衍生物的合成及其荧光性能研究", 《材料导报》 *
郭晓迪 等: "一种具有潜在的电致发光性能的苝酰亚胺衍生物的合成及其薄膜的电化学制备", 《燕山大学学报》 *
黄永伟 等: "取代基对苝酰亚胺衍生物气敏传感性能的影响", 《化学研究》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106565801B (zh) 2018-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103193775B (zh) 一种苝酰亚胺衍生物微米或纳米线及其应用
Hao et al. Ratiometric fluorescent detection of Cu2+ with carbon dots chelated Eu-based metal-organic frameworks
CN103204853B (zh) 一种苝酰亚胺衍生物微米线及其应用
Kalita et al. Vapor phase sensing of ammonia at the sub-ppm level using a perylene diimide thin film device
WO2017201998A1 (zh) 一类对苯胺和邻甲苯胺气体有传感功能的荧光化合物及其荧光传感薄膜制备和应用
Wang et al. High performance hydrazine vapor sensor based on redox mechanism of twisted perylene diimide derivative with lower reduction potential
Chani et al. Orange dye—polyaniline composite based impedance humidity sensors
Huang et al. Probing the effect of substituted groups on sensory properties based on single-crystalline micro/nanostructures of perylenediimide dyes
Boobalan et al. Fabrication of luminescent perylene bisimide nanorods
Chen et al. Flexible room temperature ammonia gas sensor based on in suit polymerized PANI/PVDF porous composite film
CN107033201B (zh) 一种含β-吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用
Jiang et al. Novel acylhydrazone-based supramolecular gel for super-sensitive detection of Fe3+ and alternant detection of CN− in aqueous medium
Liu et al. Nanoporous polymer films based on breath figure method for stretchable chemiresistive NO2 gas sensors
CN104897733B (zh) 一种基于对氨基苯基取代卟啉聚集体材料的二氧化氮气敏传感器
Liu et al. Ultrasensitive sensing of hydrazine vapor at sub-ppm level with pyrimidine-substituted perylene diimide film device
CN107831194A (zh) 一种对氨气敏感的纳米线簇wo3‑w18o49异质结薄膜
Kim et al. Trifluoromethyl ketone P3HT-CNT composites for chemiresistive amine sensors with improved sensitivity
CN106565801A (zh) 一种含α‑吡喃糖苷的苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用
Liu et al. Impact of alkyl chain and bay-phenoxy unit on the sensing performance of perylenediimide derivatives
Xu et al. Fluorescence fiber-optic turn-on detection of trace hydrazine vapor with dicyanovinyl-functionalized triazatruxene-based hyperbranched conjugated polymer nanoparticles
Khanapure et al. Room-temperature ammonia gas sensor based on carboxylic acid-doped polyaniline
CN107266439B (zh) 一种含有s-构型樟脑磺酸的苝酰亚胺衍生物及其制备方法、应用
CN107098904B (zh) 一种苝湾1,7-位含有硝基的苝酰亚胺衍生物及其在氨气检测中的应用
CN114672020B (zh) 一种苯并噁嗪基共轭梯形聚合物的制备方法及其在硫化氢检测当中的应用
CN105136884B (zh) 基于碳纳米管/聚乙烯吡咯烷酮的薄膜式湿敏传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant