一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体及制备方法与流程

本发明涉及荧光传感材料制备技术领域，具体地说，涉及一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体及制备方法。

背景技术：

卟啉是一种高度共轭的大环化合物，具有优良的光物理性能，在医学、生命科学、分析化学、催化和超分子化学等领域具有广泛的应用。作为一种近红外荧光团，卟啉具有较高的荧光量子产率、光热稳定性好、斯托克斯(stokes)位移大、半峰宽窄等优良性能。以卟啉为荧光母体设计合成的分子探针广泛用于阳离子、阴离子、生物分子等的检测。

目前，卟啉类荧光母体主要是通过采用从头合成法和官能团修饰法合成得到。从头合成法如adler法、lindsey法和macdonald法等容易制得具有简单结构的卟啉，该类方法在合成探针时往往受到含敏感基团(氨基、羟基等)底物的限制，且合成条件苛刻，副产物多，产率较低。相对而言，在卟啉芳环周边的反应活性中心引入活性基团的官能团修饰法具有操作简单，分离纯化容易等优点，是目前卟啉类探针常用的合成方法。

作为一个理想的荧光母体，适用荧光探针多元功能化(如多位点识别、水溶性和比例型构建等)的需求，卟啉分子中需有可供修饰的多个不同的活性官能团。当前所合成的卟啉荧光母体大部分都只含单一的活性官能团，所合成的荧光探针功能单一，这大大限制了卟啉在荧光分析中的应用，因此，设计合成含多个不同的活性官能团的卟啉荧光母体具有非常重要的意义。

有鉴于此特提出本发明。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体及制备方法，

为解决上述技术问题，本发明采用技术方案的基本构思是：

针对当前卟啉荧光母体合成的不足，本发明采用官能团修饰法，以二硝基卟啉为原料，通过部分还原获得硝基和氨基取代的卟啉，然后经重氮化水解得到硝基和羟基取代的卟啉，最后利用还原的方法最终获得氨基和羟基取代的卟啉荧光母体。

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体，分子式为c44h31n5o，简称ho-tpp-nh2，结构式为：

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体的制备方法，包括以下步骤：

s1：nh2-tpp-no2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：将氢氧化钠、九水合物的硫化钠和硫粉依次加入盛有蒸馏水的圆底烧瓶中，搅拌下加热回流1h，冷却，过滤，滤液中加入95％的乙醇，获得一种棕黄色的多硫化钠溶液，将二硝基卟啉(no2-tpp-no2：5，10-二(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)溶于四氢呋喃(thf)中，氮气保护下加热回流，滴加多硫化钠溶液，滴加完毕，冷却，停止反应，反应液减压下浓缩至一半体积，再将浓缩液倒入等体积的冰水中，用10％的盐酸调节ph为7-8；然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到nh2-tpp-no2的粗产物；粗产物再用硅胶柱色谱纯化得到紫色的5-(4-氨基苯基)-10-(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉纯品，其化学式为nh2-tpp-no2，其结构式为：

s2：oh-tpp-no2(5-(4-硝基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：将亚硝酸钠加入1ml98％的浓硫酸中，加热至70℃溶解，然后冷却至0～5℃，得到亚硝酸的硫酸溶液；将nh2-tpp-no2溶解于30～100ml醋酸和磷酸的混合溶剂中，冷却至0～5℃；搅拌下把亚硝酸的硫酸溶液滴加至nh2-tpp-no2的醋酸和磷酸溶液中，反应温度保持在0～5℃，滴加完毕，继续搅拌反应1～1.5h，向反应液中加入微量尿素，搅拌，得到nh2-tpp-no2的重氮盐溶液；将nh2-tpp-no2的重氮盐溶液滴加至正在搅拌的100～200ml50％的硫酸中进行水解，硫酸温度保持在80～90℃，滴加完毕，继续反应1～2h，水解液迅速倒入200～400ml冰水中冷却，加入20％的氢氧化钠调节ph为7-8，然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-no2的粗产物；粗产物再用硅胶柱色谱纯化，得到紫色的oh-tpp-no2纯品；其结构式为：

s3：oh-tpp-nh2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：将oh-tpp-no2溶于浓盐酸中，搅拌下加入二氯化锡二水合物sncl2·2h2o，氮气保护，室温下搅拌30min，然后在70℃下搅拌回流反应5-6h，tlc跟踪至反应终点；将反应液倒入100～200ml冰水中，加入浓氨水调节ph为7-8，然后加入二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-nh2的粗产物；粗产物再用硅胶柱色谱纯化，得到紫色的oh-tpp-nh2纯品。

本发明中，s1中所述的氢氧化钠质量(g)、九水合物的硫化钠质量(g)、硫粉质量(g)、蒸馏水体积(ml)和95％的乙醇体积(ml)的比例为氢氧化钠质量：硫化钠质量：硫粉质量：蒸馏水体积：95％的乙醇体积＝1.00：1.00～1.20：0.56～0.67：40～50：160～200。

本发明中，s1中所述的二硝基卟啉的质量(mg)、四氢呋喃体积(μl)和多硫化钠溶液体积(μl)的比例为二硝基卟啉质量：四氢呋喃体积：多硫化钠溶液体积＝1.0：91～100：73～80。

本发明中，s2中所述的醋酸和磷酸的混合溶剂中醋酸和磷酸的体积比为醋酸：磷酸＝1.0：1.0～2.0。

本发明中，s2中所述的亚硝酸钠和nh2-tpp-no2的摩尔比为亚硝酸钠：

nh2-tpp-no2＝1.0：1.0～1.1。

本发明中，s2中所述的亚硝酸钠的质量(mg)和浓硫酸的体积(μl)的比例为亚硝酸钠的质量：浓硫酸的体积＝1.0：35～40。

本发明中，s3中所述的oh-tpp-no2的质量(mg)和浓盐酸体积(μl)的比例为oh-tpp-no2的质量：浓盐酸体积＝1.0：80～100。

本发明中，s3中所述的的oh-tpp-no2和sncl2·2h2o的摩尔比为oh-tpp-no2：

sncl2·2h2o＝1.0：10～15。

本发明中，s1中硅胶柱色谱纯化时淋洗剂为石油醚和二氯甲烷的混合溶液，其中石油醚和二氯甲烷的体积比为1:2，s2中硅胶柱色谱纯化时淋洗剂为石油醚和二氯甲烷的混合溶液，其中石油醚和二氯甲烷的体积比为1:2，s3中硅胶柱色谱纯化时淋洗剂为石油醚和乙酸乙酯的混合溶液，其中石油醚和乙酸乙酯的体积比为6:1。

采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比具有以下有益效果。

本发明制备的氨基和羟基取代卟啉，由于在卟啉环上引入了羟基和氨基两个不同的活性官能团，便于进一步的功能化修饰，在多功能荧光探针的设计合成中具有潜在的应用价值。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

附图说明

附图作为本申请的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。在附图中：

图1为ho-tpp-nh2的合成路线图。

图2为nh2-tpp-no2的质谱[m+h]⁺图。

图3为nh2-tpp-no2的核磁共振氢谱图(溶剂：cd2cl2)。

图4为ho-tpp-no2的质谱[m+h]⁺图。

图5为ho-tpp-no2的核磁共振氢谱图(溶剂：cd2cl2)。

图6为ho-tpp-nh2的质谱[m+h]⁺图；

图7为ho-tpp-nh2的核磁共振氢谱图(溶剂：dmso-d6)。

需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体，分子式为c44h31n5o，简称ho-tpp-nh2，结构式为：

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体的制备方法，包括以下步骤：

s1：nh2-tpp-no2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：

将0.5g氢氧化钠、0.5g九水合物的硫化钠和0.28g硫粉依次加入盛有20ml蒸馏水的圆底烧瓶中，搅拌下加热回流1h，冷却，过滤。滤液中加入80ml95％的乙醇，获得一种棕黄色的多硫化钠溶液。将245mg二硝基卟啉(no2-tpp-no2：5，10-二(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)溶于22.3ml四氢呋喃(thf)中，氮气保护下加热回流，滴加18.0ml多硫化钠溶液，滴加完毕，冷却，停止反应。反应液减压下浓缩至一半体积，再将浓缩液倒入等体积的冰水中，用10％的盐酸调节ph为7-8。然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到nh2-tpp-no2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：二氯甲烷＝1:2，v/v)，得到紫色的nh2-tpp-no2纯品。其质谱如图2所示，核磁共振氢谱如图3所示，结构式为：

s2：oh-tpp-no2(5-(4-硝基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：

将51mg亚硝酸钠加入1.8ml98％的浓硫酸中，加热至70℃溶解，然后冷却至0～5℃，得到亚硝酸的硫酸溶液。将500mgnh2-tpp-no2溶解于30ml醋酸/磷酸(1:1，v/v)的混合溶剂中，冷却至0～5℃。搅拌下把亚硝酸的硫酸溶液滴加至nh2-tpp-no2的醋酸/磷酸溶液中，反应温度保持在0～5℃，滴加完毕，继续搅拌反应1h，向反应液中加入15mg尿素，搅拌，得到nh2-tpp-no2的重氮盐溶液。将nh2-tpp-no2的重氮盐溶液滴加至正在搅拌的100ml50％的硫酸中进行水解，硫酸温度保持在80～90℃，滴加完毕，继续反应1～2h，水解液迅速倒入200ml冰水中冷却，加入20％的氢氧化钠调节ph为7-8，然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-no2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：二氯甲烷＝1:2，v/v)，得到紫色的oh-tpp-no2纯品。其质谱如图4所示，核磁共振氢谱如图5所示，结构式为：

s3：oh-tpp-nh2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：将250mgoh-tpp-no2溶于20ml浓盐酸中，搅拌下加入835mgsncl2.2h2o(二氯化锡二水合物)，氮气保护，室温下搅拌30min，然后在70℃下搅拌回流反应5h，tlc跟踪至反应终点。将反应液倒入100ml冰水中，加入浓氨水调节ph为7-8，然后加入二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-nh2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：乙酸乙酯＝6:1，v/v)，得到紫色的oh-tpp-nh2纯品。其质谱如图6所示，核磁共振氢谱如图7所示，合成路线如图1所示。

实施例2

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体，分子式为c44h31n5o，简称ho-tpp-nh2，结构式为：

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体的制备方法，包括以下步骤：

s1：nh2-tpp-no2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：

将0.45g氢氧化钠、0.5g九水合物的硫化钠和0.28g硫粉依次加入盛有20ml蒸馏水的圆底烧瓶中，搅拌下加热回流1h，冷却，过滤。滤液中加入80ml95％的乙醇，获得一种棕黄色的多硫化钠溶液。将490mg二硝基卟啉(no2-tpp-no2：5，10-二(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)溶于44.6ml四氢呋喃(thf)中，氮气保护下加热回流，滴加36.0ml多硫化钠溶液，滴加完毕，冷却，停止反应。反应液减压下浓缩至一半体积，再将浓缩液倒入等体积的冰水中，用10％的盐酸调节ph为7-8。然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到nh2-tpp-no2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：二氯甲烷＝1:2，v/v)，得到紫色的nh2-tpp-no2纯品。其质谱如图2所示，核磁共振氢谱如图3所示，结构式为：

s2：oh-tpp-no2(5-(4-硝基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：

将102mg亚硝酸钠加入3.6ml98％的浓硫酸中，加热至70℃溶解，然后冷却至0～5℃，得到亚硝酸的硫酸溶液。将1000mgnh2-tpp-no2溶解于60ml醋酸/磷酸(1:1，v/v)的混合溶剂中，冷却至0～5℃。搅拌下把亚硝酸的硫酸溶液滴加至nh2-tpp-no2的醋酸/磷酸溶液中，反应温度保持在0～5℃，滴加完毕，继续搅拌反应1.5h，向反应液中加入30mg尿素，搅拌，得到nh2-tpp-no2的重氮盐溶液。将nh2-tpp-no2的重氮盐溶液滴加至正在搅拌的200ml50％的硫酸中进行水解，硫酸温度保持在80～90℃，滴加完毕，继续反应2h，水解液迅速倒入400ml冰水中冷却，加入20％的氢氧化钠调节ph为7-8，然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-no2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：二氯甲烷＝1:2，v/v)，得到紫色的oh-tpp-no2纯品。其质谱如图4所示，核磁共振氢谱如图5所示，结构式为：

s3：oh-tpp-nh2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：将500mgoh-tpp-no2溶于40ml浓盐酸中，搅拌下加入1670mgsncl2.2h2o(二氯化锡二水合物)，氮气保护，室温下搅拌30min，然后在70℃下搅拌回流反应5h，tlc跟踪至反应终点。将反应液倒入200ml冰水中，加入浓氨水调节ph为7-8，然后加入二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-nh2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：乙酸乙酯＝6:1，v/v)，得到紫色的oh-tpp-nh2纯品。其质谱如图6所示，核磁共振氢谱如图7所示，合成路线如图1所示。

实施例3

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体，分子式为c44h31n5o，简称ho-tpp-nh2，结构式为：

一种氨基和羟基取代卟啉荧光母体的制备方法，包括以下步骤：

s1：nh2-tpp-no2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：

将0.5g氢氧化钠、0.6g硫化钠(九水合物)和0.34g硫粉依次加入盛有20ml蒸馏水的圆底烧瓶中，搅拌下加热回流1h，冷却，过滤。滤液中加入80ml95％的乙醇，获得一种棕黄色的多硫化钠溶液。将245mg二硝基卟啉(no2-tpp-no2：5，10-二(4-硝基苯基)-15，20-二苯基卟啉)溶于24.5ml四氢呋喃(thf)中，氮气保护下加热回流，滴加19.7ml多硫化钠溶液，滴加完毕，冷却，停止反应。反应液减压下浓缩至一半体积，再将浓缩液倒入等体积的冰水中，用10％的盐酸调节ph为7-8。然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到nh2-tpp-no2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：二氯甲烷＝1:2，v/v)，得到紫色的nh2-tpp-no2纯品。其质谱如图2所示，核磁共振氢谱如图3所示，结构式为：

s2：oh-tpp-no2(5-(4-硝基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：

将51mg亚硝酸钠加入2.1ml98％的浓硫酸中，加热至70℃溶解，然后冷却至0～5℃，得到亚硝酸的硫酸溶液。将550mgnh2-tpp-no2溶解于100ml醋酸/磷酸(1:1，v/v)的混合溶剂中，冷却至0～5℃。搅拌下把亚硝酸的硫酸溶液滴加至nh2-tpp-no2的醋酸/磷酸溶液中，反应温度保持在0～5℃，滴加完毕，继续搅拌反应1.5h，向反应液中加入30mg尿素，搅拌，得到nh2-tpp-no2的重氮盐溶液。将nh2-tpp-no2的重氮盐溶液滴加至正在搅拌的200ml50％的硫酸中进行水解，硫酸温度保持在80～90℃，滴加完毕，继续反应2h，水解液迅速倒入400ml冰水中冷却，加入20％的氢氧化钠调节ph为7-8，然后用二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-no2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：二氯甲烷＝1:2，v/v)，得到紫色的oh-tpp-no2纯品。其质谱如图4所示，核磁共振氢谱如图5所示，结构式为：

s3：oh-tpp-nh2(5-(4-氨基苯基)-10-(4-羟基苯基)-15，20-二苯基卟啉)的制备：将250mgoh-tpp-no2溶于25ml浓盐酸中，搅拌下加入1253mgsncl2.2h2o(二氯化锡二水合物)，氮气保护，室温下搅拌30min，然后在70℃下搅拌回流反应5h，tlc跟踪至反应终点。将反应液倒入200ml冰水中，加入浓氨水调节ph为7-8，然后加入二氯甲烷萃取，萃取液用无水硫酸钠干燥，减压旋干溶剂，所得固体30℃真空干燥过夜，得到oh-tpp-nh2的粗产物。粗产物再用硅胶柱色谱纯化(淋洗剂：石油醚：乙酸乙酯＝6:1，v/v)，得到紫色的oh-tpp-nh2纯品。其质谱如图6所示，核磁共振氢谱如图7所示，合成路线如图1所示。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。