[0042] 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,这些都属于本发明的保护范围。
[0043] 以下实施例制备用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子的合成反应机理如下所示:
[0044] 。
[0045] 实施例1
[0046] 一种用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子的制备方法,包括如下步骤:
[0047] (1)将59 mg的正丙胺溶于乙醇中,搅拌均匀,控制正丙胺的浓度为1 M,得到溶液1;
[0048] (2)将441 mg的6‑(4‑(二苯胺)苯基)‑1H,3H‑苯并[de]异色烯‑1,3‑二酮溶于乙醇中,超声搅拌均匀,控制6‑(4‑(二苯胺)苯基)‑1H,3H‑苯并[de]异色烯‑1,3‑二酮的浓度为1 M,得到溶液2;
[0049] (3)在溶液2中加入100 mg的碳酸钙,之后在反应体系中充入氮气,加热反应至78℃,逐滴滴加溶液1至反应体系中,反应48 h,待反应结束后,将粗产物中滴加乙酸乙酯超声震荡均匀,然后再在其中滴加去离子水,超声震荡,之后再通过分液漏斗进行萃取,取有机相;将有机相用无水Na2SO4进行干燥,通过旋转蒸发去除有机溶剂,用硅胶色谱柱用乙酸乙酯‑石油醚体系(乙酸乙酯/石油醚,V/V=1:5)对粗产物进行提纯,之后干燥得到390.42 mg粉末(产率81%),即得所述用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子DPPBID。
[0050] 通过核磁共振氢谱对该产物进行表征,1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.90 (d, J = 7.2, 4.4 Hz, 1H), 8.54‑8.44 (m, 2H), 8.10 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.75‑7.58 (m, 4H), 7.15 (dd, J = 8.2 Hz, 4H), 7.10‑6.95 (m, 6H), 4.15 (t, J = 2.2 Hz, 2H), 1.90 (t, J = 3.2 Hz, 2H), 1.18‑1.08 (m, 3H)。其中,化学位移位于8.90 ppm处对应的是1,8‑萘二甲酸酐上靠近三苯胺的质子特征峰,化学位移位于8.54‑8.44 ppm处对应的是1,8‑萘二甲酸酐上靠近酸酐处的质子特征峰,化学位移位于8.10 ppm处对应的是1,
8‑萘二甲酸酐上中间两个芳香环上的质子特征峰,化学位移在7.75‑7.58 ppm之间对应的是三苯胺上靠近1,8‑萘二甲酸酐的苯环上的质子特征峰,化学位移在7.15 ppm和7.10‑
6.95 ppm之间对应的是三苯胺上另外两个苯环上的质子特征峰,化学位移4.15 ppm对应的是正丙胺上靠近1,8‑萘二甲酸酐的亚甲基质子特征峰,化学位移1.90 ppm对应的是正丙胺上中间的亚甲基质子特征峰,化学位移在1.18‑1.08 ppm之间属于正丙胺上末尾甲基上的质子特征峰。其具体的核磁共振氢谱图如附图2所示。
[0051] 通过质谱验证该目标产物的相对分子质量,得到MS (ESI): m/z 482.2025[M]+,其质谱图如附图3所示。
[0052] 结合核磁和质谱的分析可以确定所合成的产物为目标的转子型荧光分子6‑(4‑(二苯胺基)苯基)‑2‑丙基‑1H‑苯并[de]异喹啉‑1,3(2H)‑二酮,分子式为C33H26N2O2。
[0053] 实施例2
[0054] 一种用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子的制备方法,包括如下步骤:
[0055] (1)将295 mg的正丙胺溶于乙醇中,搅拌均匀,控制正丙胺的浓度为25 M,得到溶液1;
[0056] (2)将441 mg的6‑(4‑(二苯胺)苯基)‑1H,3H‑苯并[de]异色烯‑1,3‑二酮溶于乙醇中,超声搅拌均匀,控制6‑(4‑(二苯胺)苯基)‑1H,3H‑苯并[de]异色烯‑1,3‑二酮的浓度为5 M,得到溶液2;
[0057] (3)在溶液2中加入1200 mg的碳酸钙,之后在反应体系中充入氮气,加热反应至56℃,逐滴滴加溶液1至反应体系中,反应24 h,待反应结束后,将粗产物中滴加乙酸乙酯超声震荡均匀,然后再在其中滴加去离子水,超声震荡,之后再通过分液漏斗进行萃取,取有机相;将有机相用无水Na2SO4进行干燥,通过旋转蒸发去除有机溶剂,用硅胶色谱柱用乙酸乙酯‑石油醚体系(乙酸乙酯/石油醚,V/V=1:5)对粗产物进行提纯,之后干燥得到409.87 mg粉末(产率85%),即得所述用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子DPPBID。
[0058] 本实施例中所得转子型荧光分子DPPBID的核磁和质谱表征结果和实施例1中所得结果是相同的,可参照附图2和附图3。
[0059] 实施例3
[0060] 一种用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子的制备方法,包括如下步骤:
[0061] (1)将590 mg的正丙胺溶于乙醇中,搅拌均匀,控制正丙胺的浓度为50 M,得到溶液1;
[0062] (2)将441 mg的6‑(4‑(二苯胺)苯基)‑1H,3H‑苯并[de]异色烯‑1,3‑二酮溶于乙醇中,超声搅拌均匀,控制6‑(4‑(二苯胺)苯基)‑1H,3H‑苯并[de]异色烯‑1,3‑二酮的浓度为10 M,得到溶液2;
[0063] (3)在溶液2中加入2500 mg的碳酸钙,之后在反应体系中充入氮气,加热反应至30℃,逐滴滴加溶液1至反应体系中,反应1 h,待反应结束后,将粗产物中滴加乙酸乙酯超声震荡均匀,然后再在其中滴加去离子水,超声震荡,之后再通过分液漏斗进行萃取,取有机相;将有机相用无水Na2SO4进行干燥,通过旋转蒸发去除有机溶剂,用硅胶色谱柱用乙酸乙酯‑石油醚体系(乙酸乙酯/石油醚,V/V=1:5)对粗产物进行提纯,之后干燥得到395.40 mg粉末(产率82%),即得所述用于淀粉糊化度检测的转子型荧光分子DPPBID。
[0064] 本实施例中所得转子型荧光分子DPPBID的核磁和质谱表征结果和实施例1中所得结果是相同的,可参照附图2和附图3。
[0065] 实施例4
[0066] 转子型荧光分子DPPBID的光学性能测试。
[0067] (1)转子型荧光分子DPPBID的聚集诱导发光特性测试:
[0068] 将0.96 mg转子型荧光分子DPPBID(实施例1中制备所得)溶于适量乙腈中,配制成待测试母液。
[0069] 测试时,待测试母液用去离子水进一步稀释,得到DPPBID功能粒子的纳米分散液,可通过动态光散射测得其粒径,如附图4所示,从附图4中可以看出,DPPBID功能粒子在水中呈现典型的粒子态,其粒径分布在100 nm附近。
[0070] 再配制成不同体积分数比例的乙腈/水的混合溶液(其中去离子水的体积分数为0%‑99%),控制其中的转子型荧光分子DPPBID的浓度为10 μM,之后在室温下进行测试,测试时总体积为3 mL,设置外部光源的激发波长为460 nm,所测得的荧光光谱如附图5所示,相应的荧光强度随去离子水添加的体积分数变化的规律如附图6所示。从附图5可以看出,当混合溶液体系中水的体积分数低于60%时,溶液所释放的荧光强度很微弱,这可能是溶液中的乙腈比例高,该转子型荧光分子DPPBID充分溶解在混合溶液中,其芳环结构能够通过自由旋转方式消耗激发态能量,导致荧光释放微弱;随着去离子水的体积分数进一步升高,溶液的荧光强度显著增强,当水体积分数达到99%时,荧光强度达到最大值,这可能是因为溶液中乙腈比例降低,转子型荧光分子DPPBID在混合溶液体系中的溶解度逐渐下降,容易聚集在一起,形成聚集态分子,其芳环结构旋转受到抑制,激发态能量通过辐射跃迁的方式耗散,荧光信号释放显著。上述现象说明该转子型荧光分子DPPBID具有典型的聚集诱导发光特性。另外,附图6中也显示了荧光强度随着混合溶液中水体积分数增加而增强的量化规律,直观的显示了上述荧光强度的变化过程。
[0071] (2)转子型荧光分子DPPBID对粘度的响应测试:
[0072] 配制丙三醇/甲醇混合溶液,其中丙三醇的体积分数范围为0%‑99%,测试在室温下进行,保持测试的总体积为3 mL,设置外部光源的激发波长为460 nm,测试所得的荧光强度随粘度变化的荧光光谱如附图7所示。一般地,在室温下,甲醇的粘度仅为0.6 cp,但是丙三醇的粘度高约945.0 cp,两者的粘度差距大,但可以互溶,通过调整两者的体积分数能够有效调节混合溶液的粘度。从附图7中可以看出,当丙三醇体积分数逐渐增加时,其荧光强度也随着逐渐增强,特别地,当混合溶液中的丙三醇体积分数达到80%时,测试溶液的荧光强度显著增强,并且随着丙三醇体积分数的进一步上升,其荧光强度大幅上升,对比仅添加甲醇的溶液体系,其荧光强度增强了86倍。另外,粘度的对数函数和荧光强度的对数函数的关系呈线性关系,具体如附图8所示。从附图8中可以看出,本发明提供的转子型荧光分子DPPBID能够对溶液的微区粘度有较高的敏感度,进一步的,通过Förster‑Hoffmann方程可得到该转子型荧光分子DPPBID对粘度的敏感系数为0.69,拟合可决系数达到0.99。综合附图7和附图8的测试结果,可以发现本发明提供的转子型荧光分子DPPBID对溶液的微区粘度有较好的检测效果,对于淀粉糊化液粘度有较高的适用性,可作为其淀粉糊化度的辅助判断依据之一。
[0073] 实施例5
[0074] 转子型荧光分子DPPBID针对淀粉糊化度的检测:
[0075] 选用相同水体积分数、分别在不同温度(95℃ 100℃)下处理不同时间(0 2.5 h)~ ~的玉米淀粉糊化液作为待测对象。
[0076] 将4.82 mg的转子型荧光分子DPPBID(实施例1中所得)溶于一定体积的二甲基亚砜中,得到待测试母液。具体测试时,将上述转子型荧光分子DPPBID待测试母液进一步稀释,添加到上述不同糊化程度的玉米淀粉糊化液中,控制其中的转子型荧光分子DPPBID的浓度为10 μM,设置外部光源的激发波长为460 nm,在室温下进行荧光强度测试,所测得的荧光强度在不同玉米淀粉糊化液中的变化规律如附图9所示。从附图9的测试结果中可以看出,在相同温度下,随着处理时间的增长,其淀粉糊化度逐渐上升,粘度逐渐上升,表现在荧光强度上逐渐上升,同时,随着糊化温度的升高,其荧光强度也进一步增强,表明其糊化度也在进一步上升。该测试结果显示本发明提供的转子型荧光分子DPPBID能够充分感知玉米淀粉在不同温度下、不同处理时间下的糊化程度的变化,可通过荧光信号的释放来检测淀粉在糊化过程中的微区粘度变化,从而对该糊化过程的淀粉糊化度进行可视化的感知,这对于食品加工工艺的改进研究具有重要意义。
[0077] 本发明提供了一种转子型荧光分子6‑(4‑(二苯胺基)苯基)‑2‑丙基‑1H‑苯并[de]异喹啉‑1,3(2H)‑二酮(DPPBID),其结构中含有可以自由旋转的苯环,可以充分感知溶液的微区粘度变化,并通过表观荧光信号的释放来反映这种变化。测试结果显示,本发明的转子型荧光分子DPPBID对于淀粉糊化液的粘度有很好的可视化检测效果,可作为淀粉糊化液中的淀粉糊化度的辅助判断依据;同时,其具有聚集诱导发光(AIE)特性,适合作为功能纳米粒子工具应用在食品科学与工程领域。本发明提供的转子型荧光分子DPPBID光学性能优异,其Stokes位移达到149 nm;且具有较高的光稳定性和化学稳定性,利于长期贮存和后续使用;该转子型荧光分子可通过一步法制备得到,操作简便,产率高,综合制备成本较低,适合工业化生产。