CN118111983A - 四氯对苯醌在挥发性胺检测中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种四氯对苯醌在挥发性胺检测中的应用，利用四氯对苯醌(TCBQ)与各种挥发性胺的气固反应在视觉上呈随时间变化而呈现出不同颜色的特点以实现挥发性胺的检测，特别是TCBQ易于制成简单灵活的快速试纸，用于在不到3秒的时间内从其他挥发性胺(包括乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺和二甲胺)中检测正丙胺，而无需任何设备帮助。
Description
技术领域
本发明涉及一种四氯对苯醌的新用途，具体涉及一种四氯对苯醌在挥发性胺检测中的应用，属于分析检测技术领域。
背景技术
有机胺是化工、制药和食品工业中的重要中间体，由于有机胺对人体皮肤、呼吸系统、神经系统、泌尿系统、造血系统有急性或迟发性毒性，因此也被认为是严重的社会和健康问题的来源之一。近年来，随着对环境和食品安全要求的不断提高，气相色谱法、电化学、光谱法、荧光法等多种方法被开发出来。然而，上述方法都存在设备体积大、成本高、测量复杂等缺点。此外，脂肪胺的测定和鉴别仍然是一个挑战。因此，开发一种简单、快速、方便、直观的脂肪胺检测方法非常迫切但又很重要。
四氯对苯醌(TCBQ)是一种可作为温和氧化剂的全卤化醌化合物，其目前主要作为有机合成中间体已广泛应用于制药、化工和农药领域，此外，芳香族和脂肪族胺或蛋白质等亲核物质对TCBQ的亲核取代也得到了广泛的研究。但是到目前为止还未见将其作为检测挥发性胺的传感器应用的相关报道。
发明内容
针对现有技术中挥发性胺的检测方法存在的缺陷，本发明的目的是在于提供一种四氯对苯醌的新用途，其基于四氯对苯醌(TCBQ)与挥发性胺气-固反应在视觉上呈随时间变化而呈现出不同颜色以达到挥发性胺检测的目的，并且TCBQ可以直接以固体粉末形式使用也很容易制成简单灵活的快速试纸，特别是TCBQ在不到3秒的时间内从其他挥发性胺(包括乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺和二甲胺)中检测正丙胺，而无需任何设备帮助，具有很大的实际应用价值。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种四氯对苯醌的应用，将其作为分子探针用于挥发性胺检测。
本发明提供的四氯对苯醌的应用主要是基于四氯对苯醌能够与挥发性胺通过化学反应来实现颜色明显变化以达到对挥发性胺定性检测的目的。
本发明的挥发性胺一般为C2～C6的小分子烷基胺，例如C2～C6的伯胺或仲胺，其易于与四氯对苯醌的氯发生双取代反应，而四氯对苯醌本身为黄色，而与这些伯胺或仲胺发生取代反应后其颜色发生明显变化，从而可以根据颜色判断挥发性胺的存在，并且不同挥发性胺与四氯对苯醌发生取代反应的难易程度不同，且取代反应产物的颜色也不相同，从而根据颜色变化及颜色变化的时间可以判断挥发性胺的类型。
作为一个优选的方案，所述四氯对苯醌以固体粉末形式使用或者通过浸渍法制成负载四氯对苯醌的试纸使用。将四氯对苯醌溶于有机溶剂形成溶液，将普通空白试纸(如滤纸)在溶液中浸渍后，干燥挥发溶剂，制成负载四氯对苯醌的试纸。
作为一个优选的方案，所述挥发性胺包括正丙胺、乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺、二甲胺中至少一种。这些伯胺或仲胺都能够与四氯对苯醌发生气体-固体反应而颜色发生明显变化，从而可以根据颜色判断挥发性胺的存在。
作为一个优选的方案，所述四氯对苯醌作为分子探针用于正丙胺、乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺或二甲胺的检测，或者，用于包括乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺或二甲胺中至少一种与正丙胺的混合胺中正丙胺的检测。值得注意的是，基于TCBQ的气体传感器表现出优异的挥发胺传感性能，响应速率约为正丙胺>二甲胺>正丁胺>乙胺>正戊胺>正己胺。特别是TCBQ的对正丙胺特别敏感，在3秒内将正丙胺与乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺和二甲胺区分开来。可以实现挥发性胺的快速、便捷和可视化检测。
作为一个优选的方案，所述四氯对苯醌与挥发性胺的蒸汽接触反应，根据颜色变化以及颜色变化时间来进行挥发性胺的定性分析。
相对现有技术，本发明技术方案带来的有益技术效果：
本发明利用四氯对苯醌(TCBQ)与挥发性胺气-固反应在视觉上呈随时间变化而呈现出不同颜色以实现挥发性胺检测，并且TCBQ可以直接以固体粉末形式使用也可以很容易地制成简单灵活的快速试纸，特别是TCBQ在不到3秒的时间内从其他挥发性胺(包括乙胺，正丁胺，正戊胺，正丁胺和二甲胺)中检测正丙胺，而无需任何设备帮助，具有很大的实际应用价值。
附图说明
图1为TCBQ和挥发性胺的化学结构。
图2a)TCBQ与胺之间的反应；b)TCBQ在不同时间暴露于无丙胺蒸气之前和之后的照片；c)TCBQ在不同时间暴露于胺蒸气后的照片。
图3TCBQ二取代产物与乙胺a)、正丙胺b)、正丁胺c)、正戊胺d)和正己胺e)的晶体结构(CCDC：2345116-2345119，2345128)；f)暴露于胺蒸气后TCBQ的PXRD模式。
图4暴露于不同饱和胺蒸气中3秒后负载TCBQ的试纸的照片。
具体实施方式
以下具体实施例旨在进一步说明本发明内容，而本发明内容不受以下具体实施例限制。
以下实施例中如果没有特殊说明，使用商业试剂无需进一步纯化。
测试仪器：
在布鲁克DMX400 NMR波谱仪上记录1H NMR、13C NMR波谱。
粉末X射线双衍射(PXRD)数据是在理学Ultimate-IVX射线衍射仪上使用Cu Ka线以40kV/30mA的速度收集的。在8分钟内以5～45°in 5°/min的步长测量数据。
试纸制备：将TCBQ(100mg)溶于10ml二氯甲烷中，然后滴在滤纸上，在室温下干燥2h，得到试纸。
实施例1
通过实验验证挥发胺与TCBQ发生气固反应的可能性：如图2b所示，将含有25mgTCBQ的打开小瓶(4ml)放入含有1ml正丙胺的密封小瓶(20ml)中后，TCBQ的颜色在30s内由黄色变为棕色，表明TCBQ与正丙胺发生了反应。形成固体的HNMR光谱显示2,5-二氯-3,6-双(丙基氨基)环己-2,5-二烯-1,4-二酮的信号，表明正丙胺与TCBQ的气固反应已经成功发生。通过在二氯甲烷(CCDC：2345116)中缓慢蒸发形成的棕色固溶体，获得了适合X射线分析的单个红棕色晶体，为2,5-二氯-3,6-双(丙基氨基)环己-2,5-二烯-1,4-二酮的形成提供了明确的证据(图3b)。此外，TCBQ暴露于正丙胺后的粉末X射线衍射(PXRD)图谱显示TCBQ具有不同的尖峰(图3f)。上述所有结果都表明，当暴露于正丙胺蒸气时，TCBQ可以来自二取代产物(图2a)。与正丙胺蒸气类似，通过实验发现TCBQ也可以分别与乙胺、正丁胺、正戊胺、正己胺和二甲胺蒸气形成二取代产物。有趣的是，通过将TCBQ暴露于不同的气相胺而得到的各种TCBQ二取代产物在视觉上以时间依赖的方式在颜色上不同。如图2c所示，正丙胺蒸气空腹后(30s以内)TCBQ颜色变为褐色，整体着色率与正丙胺>二甲胺>正丁胺>乙胺>正戊胺>己胺成色量级。暴露于二甲胺蒸气360s后，TCBQ的颜色变为黑色，而其他胺蒸气可在8～120min内将TCBQ的颜色变为棕色。
TCBQ相应二取代产物的单晶，分别为乙胺、正丁胺、正戊胺和正己胺。如图3所示，除正丁胺取代TCBQ的二取代产物外，这些晶体都属于相同的三斜晶系和p-1空间基团，具有单斜晶系和p21/n空间基团。此外，NH...在这些晶体中观察到距离为2.131-2.258A0氢键相互作用，导致TCBQ在固态下形成相应的二取代产物的aliner超分子阵列结构。暴露于胺蒸气后，TCBQ的粉末X射线衍射(PXRD)图谱显示，TCBQ具有不同的尖峰，进一步支持了新化合物的形成(图3f)。
实施例2
首先将100mg TCBQ溶于10ml CH2Cl2中，然后滴在滤纸上，在室温下干燥2h，即得TCBQ试纸。将制备的试纸暴露于不同饱和胺蒸气中3s后，记录颜色变化。如图4所示，当试纸暴露于正丙胺蒸气中时，肉眼可以看到明显的颜色变化，而其他胺蒸气则没有或几乎没有颜色变化，表明TCBQ在检测方面具有实用性，可以在3秒内区分正丙胺与乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺和二甲胺。据我们所知，这是第一款载有TCBQ的试纸，不仅用于检测，而且将正丙胺与其他胺区分开来，为检测的简单性、易用性和速度提供了丰富的实际应用。
综上所述，TCBQ暴露于不同气相胺所得到的TCBQ的各种二取代产物在视觉上呈随时间变化而不同，总体着色速率为正丙胺>二甲胺>正丁胺>乙胺>正戊胺>正己胺。此外，TCBQ可以很容易地制成简单灵活的快速试纸，用于检测和区分正丙胺与乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺和二甲胺，无需任何设备帮助。
Claims (5)
1.四氯对苯醌的应用，其特征在于：作为分子探针用于挥发性胺检测。
2.根据权利要求1所述的四氯对苯醌的应用，其特征在于：所述四氯对苯醌以固体粉末形式使用或者通过浸渍法制成负载四氯对苯醌的试纸使用。
3.根据权利要求1所述的四氯对苯醌的应用，其特征在于：所述挥发性胺包括正丙胺、乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺、二甲胺中至少一种。
4.根据权利要求1～3任一项所述的四氯对苯醌的应用，其特征在于：所述四氯对苯醌作为分子探针用于正丙胺、乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺或二甲胺的检测，或者，用于包括乙胺、正丁胺、正戊胺、正丁胺或二甲胺中至少一种与正丙胺的混合胺中正丙胺的检测。
5.根据权利要求1所述的四氯对苯醌的应用，其特征在于：所述四氯对苯醌与挥发性胺的蒸汽接触反应，根据颜色变化以及颜色变化时间来进行挥发性胺的定性分析。
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