专利名称：一类罗丹明b-三嗪化合物及其制备方法和应用的制作方法
技术领域：
本发明一类罗丹明B-三嗪化合物及其制备方法和应用属有机合成和分析化学领域。
背景技术：
金属元素与生命科学、环境科学、医学等领域有着密不可分的联系。在生物体内，金属离子参与生命过程，在许多生理过程中起着广泛和重要的作用。微量金属离子的定量检测在药物、食品、临床和环境检测方面是非常重要的，而发展高选择性、高灵敏性的金属离子荧光探针则有着重要的意义。荧光探针技术作为灵敏度高、选择性好，快速、方便、可视检测金属离子的重要手段在化学相关学科中有广泛应用。荧光探针通过与目标物质选择性作用，使结合前后的荧光增强或猝灭、波长及峰形、荧光寿命等参数变化，将微观领域的作用通过光信息表现出 来，从而实现在分子水平上的原位实时检测，达到对金属离子、分子的有效识别。由于荧光分析的高灵敏和高选择性，实时原位检测，设备简单，并能提供丰富的光谱信息，在分析化学、生物化学、环境科学、医药学等领域中各种离子检测、DNA及蛋白质分子标记、细胞成像、免疫分析等方面发挥着重要作用。罗丹明作为经典的荧光染料，荧光量子产率高，光谱性能优越、结构简单、易于修饰，是探针化合物设计中的常选荧光基团，在金属离子荧光探针研究中备受关注。文献报道较多的荧光增强型罗丹明探针主要集中于对Hg2+、Cu2+、Fe3+等离子的识别检测。铝、铬、铜等作为环境和生物相关元素，其新颖的检测方法研究，特别是结构简单，灵敏度高、选择性优越的Al3+和Cr3+荧光探针设计研究意义重大。文献报道在罗丹明分子上引入三乙烯四胺或二乙烯三胺，分别合成了 Cr3+或Fe3+荧光探针；也报道了能使细胞中Cr3+成像的二茂铁取代的罗丹明探针、以及基于能量共振转移机理的萘酰亚胺-罗丹明荧光探针。我们研究组报道了以罗丹明B为母体基团设计合成的系列三角架型、杯芳烃型及席夫碱型对特定金属离子选择识别的荧光探针。在生物体系、生理过程、环境及食品安全等领域对微量金属离子的高灵敏、高选择性检测和识别研究具有广泛的应用价值。发现有别于传统的有机荧光染料分子，使其测试成本低廉、样品处理简单、测定方法快捷，并能同时检测多种金属离子、性能优越的荧光探针具有研究价值。荧光光谱法由于操作简单，不需要昂贵的仪器设备，更具有应用价值。但是由于大部分的显色剂需要经过萃取、分离等复杂的预处理才能用于检测，关键的是检测的灵敏度和选择性不能满足越来越高的需求。荧光信号在灵敏度上具有无可比拟的优越性，目前，检测Al3+的罗丹明类荧光探针未见报道，而Cr3+荧光探针研究极为有限，Cu2+探针的选择性和灵敏度还有待提高。开发结构简单、合成方法简便、价格低廉、灵敏度和选择性优越的荧光探针试剂在多领域具有应用价值。三嗪类化合物中的三聚氯氰是含氮的六元杂环，环上的3个氮原子可与金属离子配位。碳原子作为亲电中心极易与胺类亲核试剂发生反应，利用三聚氯氰环上3个氯原子的反应活性差异，控制反应条件可实现进行分级取代反应，从而实现在三嗪环上选择性的弓I入荧光取代基进行分子设计和结构修饰。
发明内容
本发明的目的在于合成灵敏度和选择性优越的罗丹明B-三嗪荧光或比色试剂，并用于金属离子的荧光和比色测定或作为离子探针，通过控制反应温度、使用不同的缚酸剂及选择溶剂，用罗丹明B乙二胺或罗丹明B酰肼分步反应，取代三聚氯氰环上的I个或2个氯原子，或用二乙醇胺对剩余未取代的氯原子再取代，分别合成得到系列不同取代的罗丹明-三嗪化合物。在特定的介质条件下，利用荧光光谱和紫外-可见吸收光谱，化合物作为荧光和比色试剂能高灵敏、高选择性地检测特定金属离子。制备的荧光或比色化合物结构通式如下
权利要求
1.一类罗丹明B-三嗪化合物，其特征是通过控制反应温度、使用不同的缚酸剂及选择溶剂，用罗丹明B乙二胺或罗丹明B酰肼分步反应，取代三聚氯氰环上的I个或2个氯原子，或用二乙醇胺对剩余未取代氯原子再取代，分别合成得到系列罗丹明-三嗪化合物，化合物作为荧光或比色试剂，能高灵敏、高选择性地检测特定金属离子，其结构通式为
2.根据权利要求1所述的一类罗丹明B-三嗪化合物，其特征是RpR2可为单取代，也可为双取代，取代基R1为罗丹明B乙二胺基，R2为罗丹明B酰肼基，R3为二乙醇胺基。
3.根据权利要求1所述的一类罗丹明B-三嗪化合物，其特征是双取代时RpR2是相同的取代基，R3的取代是在R1或R2取代之后完成，所述的单取代是指R1或R2对三聚氯氰环上的一个氯的取代，双取代是指R1或R2或R3中的任一基团对三聚氯氰环上的两个氯的取代， R3的取代是指上述单取代或双取代之后对三聚氯氰环上剩余的氯的取代。
4.按照权利要求1或2或3所述的一类罗丹明B-三嗪化合物的制备方法，通过控制反应温度，选择缚酸剂和溶剂，用罗丹明B乙二胺或罗丹明B酰肼或二乙醇胺对三聚氯氰环上的氯原子分步控制反应取代制得，合成路线如下
5.按照权利要求1或2或3所述的一类罗丹明B-三嗪化合物的制备方法，其特征在于以三聚氯氰、罗丹明B乙二胺、罗丹明B酰肼、二乙醇胺为原料，碳酸钾、碳酸铯、N，N-二异丙基乙胺为缚酸剂，无水四氢呋喃、二氧六环为溶剂，控制反应温度，选择不同缚酸剂和溶剂，经分步反应，合成制得化合物l_a (2，4- 二氯-6-罗丹明B酰肼-1，3，5-三嗪)的合成在N2保护下，将三聚氯氰、碳酸钾和无水四氢呋喃混合，控制温度，搅拌下滴加罗丹明 B酰肼的无水四氢呋喃溶液，搅拌回流，反应结束，过滤，滤液旋干，硅胶色谱柱分离，得到白色目标产物1-a:滴加时间30min 反应温度(T5°C 反应时间9h 缚酸剂碳酸钾反应溶剂无水四氢呋喃，加入量能溶解完相应溶质洗脱剂石油醚乙酸乙酯氯仿(K: K: V =3:1:4)摩尔比三聚氯氰碳酸钾罗丹明B酰肼=1 : 4 5 :1 化合物l_b (2，4- 二氯-6-(N-胺乙基罗丹明B酰胺)_1，3，5-三嗪)的合成在N2保护下，将三聚氯氰、碳酸钾和无水四氢呋喃混合，控制温度，搅拌下滴加罗丹明 B乙二胺的无水四氢呋喃溶液，搅拌回流，反应结束，过滤，滤液旋干，硅胶色谱分离，得到白色目标化合物Ι-b 滴加时间30min反应温度:0 5°C反应时间9h缚酸剂碳酸钾反应溶剂:无水四氢呋喃，加入量能溶解完相应溶质洗脱剂石油醚乙酸乙酯(Κ.·Κ=3:2)摩尔比三聚氯氰碳酸钾罗丹明B乙二胺=1化合物2-a (2，4-双二乙醇胺-6-罗丹明B酰肼-1，3，5-三嗪)的合成在N2保护下，将二乙醇胺和N，N- 二异丙基乙胺溶于无水四氢呋喃，控制温度，滴加化合物l_a的无水四氢呋喃溶液，搅拌回流，反应结束，过滤，滤液旋干，硅胶色谱柱分离，得到白色目标化合物2-a 滴加时间30min反应温度第一步反应50°C，第二步反应66°C反应时间9 IOh缚酸剂N，N-二异丙基乙胺反应溶剂无水四氢呋喃，加入量能溶解完相应溶质洗脱剂乙醇氯仿(K: K=1: 4)摩尔比二乙醇胺N，N-二异丙基乙胺化合物1-b =10 : 4 5 :1 化合物2-b (2，4-双二乙醇胺-6-(N-胺乙基罗丹明B酰胺)_1，3，5-三嗪)的合成在N2保 护下，将二乙醇胺和N，N- 二异丙基乙胺溶于二氧六环，化合物Ι-b溶于二氧六环，控制滴加温度，搅拌回流，反应结束，过滤，滤液旋干硅胶色谱柱分离，得到白色目标化合物2-b 滴加时间30min反应温度第一步反应50°C，第二步反应101 °C 反应时间8h缚酸剂N，N-二异丙基乙胺反应溶剂二氧六环，加入量能溶解完相应溶质洗脱剂乙醇氯仿(K: K=1: 4)分子星633熔点 148. 4-150. 3 C溶解性能溶于氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙醇光谱性质在乙醇溶液中的荧光激发波长是556nm，发射波长是578nm，最大吸收波长是 556nm摩尔比二乙醇胺N，N- 二异丙基乙胺化合物1-b =10 :1. 5 2 :1 化合物3-b (2-氯-4，6-双(N-胺乙基罗丹明B酰胺)-1, 3，5-三嗪)的合成将罗丹明B乙二胺和化合物Ι-b溶于无水四氢呋喃中，再加碳酸铯，搅拌回流，冷却，过滤，滤液旋干后，硅胶色谱柱分离，得到目标化合物3-b 反应温度66°C 反应时间6h 缚酸剂碳酸铯反应溶剂无水四氢呋喃，加入量能溶解完相应溶质洗脱剂石油醚乙酸乙酯(K: K=1:1)摩尔比罗丹明B乙二胺碳酸铯化合物Ι-b =1: 5 6 :1。
6.根据权利要求1或2或3所述的一类罗丹明B-三嗪化合物，其特征是部分合成的化合物如下化合物l_a (2，4- 二氯-6-罗丹明B酰肼-1，3，5-三嗪)分子式=C31H33Cl2N7O2 结构式
7.按照权利要求1或2或3中所述一类罗丹明B-三嗪化合物的应用，其特征是用荧光光谱或紫外-可见吸收光谱作为检测Al3+、Cr3+、Cu2+等特定金属离子的荧光或比色试剂。
8.按照权利要求7所述一类罗丹明B-三嗪化合物的应用，其特征是不同结构的化合物可分别检测Al3+、Cr3+、Cu2+金属离子，荧光法检测浓度线性范围达可达2个数量级，检测限低至10_8 mol · L—1，化合物用于离子探针检测金属离子。
全文摘要
本发明一类罗丹明B-三嗪化合物及其制备方法和应用，属有机合成和分析化学领域，化合物的结构通式为 R1为罗丹明B乙二胺基，R2为罗丹明B酰肼基，R3为二乙醇胺基。本发明选用不同的缚酸剂及选择溶剂、用罗丹明B乙二胺或罗丹明B酰肼分步反应，取代三聚氯氰环上的1个或2个氯原子，或用二乙醇胺对剩余未取代的氯原子再取代，分别合成系列罗丹明B-三嗪化合物。本发明化合物用作荧光光谱或紫外-可见吸收光谱分析的荧光或比色试剂，用于离子探针检测金属离子。
文档编号C07D491/107GK102993207SQ20121055924
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月20日 优先权日2012年12月20日
发明者陈义, 曾晞, 牟兰, 张艳 申请人:贵州大学