一种比率法测Ag+、F-或AcO-的荧光探针试剂及制备和应用的制作方法
【专利摘要】本发明一种比率法测Ag+、F-或AcO-的荧光探针试剂及制备和应用属有机合成和分析化学【技术领域】。制备方法是以硫杂杯[4]芳烃为平台分子，通过分步反应，分别在杯芳烃的下沿2,4-位连接萘酰亚胺和4-氯-7-硝基苯并-2,1,3-氧杂噁二唑基团，1,3-位连接两个甲氧基乙基，得到的一种双荧光基团硫杂杯[4]芳烃试剂，化学名称为1,3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2-[(7-硝基苯并-2,1,3-氧杂噁二唑-4-基)氨基]乙基-4-(4-吗啡啉基-1,8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃，是一种高灵敏、高选择性检测Ag+、F-或AcO-比率荧光、比率吸收试剂。化学结构式如图所示。
【专利说明】—种比率法测Ag+、F-或AcO-的荧光探针试剂及制备和应用
【技术领域】
[0001]本发明属有机合成和分析化学领域，具体地说是一种比率法测Ag+、F_或Ac0_的荧光探针试剂及其制备方法和应用。
[0002]【背景技术】:荧光探针分子对目标物质的有效识别主要取决于识别位点的性能，能同时实现金属离子和阴离子分别检测是探针分子设计追求的目标。利用荧光增强或猝灭实现对特定目标分子、离子的检测是荧光探针应用的主要方法。与荧光探针在单一波长范围荧光强度的变化相比，在识别过程中表现出不同波长荧光发射的比率变化而具备比率荧光性能的探针具有更高的灵敏度和准确度。对仅仅荧光增强或减弱型的探针而言，在实际应用中会受到探针自身浓度、测试条件、光源强度波动及仪器敏感性等因素的影响，降低了测定的准确度。比率荧光探针的优点则是通过两个不同波长下荧光的比值变化，能够将这些影响测定准确性的因素降低，使检测的响应线性范围和检测限等显著提高。这种内在校准特点使得荧光比率测量技术的实际应用更稳定、更方便，从而扩大了这类探针试剂的应用范围。目前，利用比率荧光或比率吸收进行离子测定的探针试剂报道相对较少。MasayasuTaki等合成的香豆素-吡啶衍生物，利用形成比率荧光可识别和检测微量Cd2+ ；Masatoshi等以1，10-邻菲啰啉-2，9- 二甲醛为原料，经过缩合、环化反应得到系列2，9-位取代的菲啰啉衍生物可作为一类识别Mg2+的比率荧光和比色探针。Wang等报道了基于分子内电荷转移机理的氮、硫、氧杂冠-呋喃喹啉衍生物，在乙醇介质中为一种Ag+比率荧光探针；以及合成的氮、硫、氧杂冠-甲氧基喹那啶探针，分别利用探针和Ag-探针配合物建立了比率荧光选择性识别Ag+和F-，均呈现较大的波长位移。Kumar等报道了带有丹酰基团的部分锥形构型的杯[4]芳烃，利用对Cu2+和Hg2+呈现的荧光分子开关识别模式实现对Hg2+比率荧光检测；他们还报道了基于Hg2+/Li+光开关效应的交替构型的硫杂杯[4]冠醚的Hg2+比率荧光探针。通常，Ag+由于电子转移和系间窜越过程会猝灭探针的荧光发射，增强型Ag+探针不多见，而比率型更鲜有报道。
[0003]4-氯-7-硝基苯并-2，I, 3-氧杂噁二唑是一种含活性卤素及芳香环的氨基化合物荧光衍生试剂，几乎能与所有伯胺和仲胺类化合物反应。利用其反应活性和优越的光学性能作为探针已用于离子识别，生物跟踪监测，纳米材料以及PH调控等。在小分子荧光团中，萘酰亚胺类因具有高荧光量子产率、光稳定性和化学稳定性以及较大的Stokes位移等特点而得到广泛应用。萘酰亚胺衍生物分子不仅具有共轭平面结构，能够嵌入DNA从而显示较强的抗肿瘤活性，而且分子中的氨基也是很好的活性基团，使得萘酰亚胺常作为荧光分子设计中的备选荧光基团。硫杂杯芳烃是一类由硫原子代替桥联亚甲基而得到的新型硫杂桥联杯芳烃。硫原子使芳香大环结构的刚性、极性都发生变化，形成有别于经典杯芳烃的构象，桥联硫原子对软酸类离子有良好亲和力，可作为新的配位作用位点而表现出良好的识别、亲和及分离能力，显现出新颖识别特性。
[0004]
【发明内容】
:本发明的目的在于合成一种比率法测Ag+、F_或Ac0_的荧光探针试剂，能高灵敏、高选择性用比率荧光或比率吸收检测微量Ag+;同时还能用荧光猝灭或比率吸收法检测F_或AcO-的双功能硫杂杯[4]探针试剂，研究荧光探针试剂的合成方法并应用于微量Ag+、F_或Ac0_的检测。
[0005]本发明一种比率法测Ag+、F_或Ac0_的荧光探针试剂是以硫杂杯[4]芳烃为平台分子，分别在杯芳烃的下沿2，4-位连接萘酰亚胺和4-氯-7-硝基苯并-2，I, 3-氧杂噁二唑基团，1，3_位连接两个甲氧基乙基，得到的一种双荧光基团硫杂杯[4]芳烃试剂，化学名称为1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2-[(7-硝基苯并-2，1，3-氧杂噁二唑-4-基)氨基]乙基-4-(4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃，简称Si，是一种高灵敏、高选择性检测Ag+、F_或Ac0_比率荧光、比率吸收试剂，结构式为:
【权利要求】
1.一种比率法测Ag+、F_或AcOl^荧光探针试剂，其特征是以硫杂杯[4]芳烃为平台分子，分别在杯芳烃的下沿2，4-位连接萘酰亚胺和4-氯-7-硝基苯并-2，I, 3-氧杂噁二唑基团，1，3_位连接两个甲氧基乙基，得到的一种双荧光基团硫杂杯[4]芳烃试剂，化学名称为1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2-[(7-硝基苯并-2，1，3-氧杂噁二唑-4-基)氨基]乙基-4-(4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃，简称Si，是一种高灵敏、高选择性检测Ag+、F_或Ac0_比率荧光、比率吸收试剂，结构式为:
分子式=C72H82N6O12S4 分子量:1350.49 熔点:266~268 0C溶解性:溶于二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜等 光谱性质:在N，N- 二甲基甲酰胺溶液中的荧光激发波长是470nm，发射波长是535nm，紫外-可见吸收波长是360nm、410 nm及460nm。
2.如权利要求1所述的一种比率法测Ag+、F_或Ac0_的荧光探针试剂的制备方法，其特征是合成路线如下: 第一步是将硫杂杯[4]芳烃下沿2，4-位的酚羟基与N-羟乙基邻苯二甲酰亚胺连接，得到中间体原料2，4- 二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃:
第二步是控制构型，在硫杂杯[4]芳烃下沿1，3-位的酚羟基上连接甲氧基乙基修饰基团，得到中间体原料1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)_2，4- 二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃:
第三步是通过肼解得到中间体1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2，4_ 二(2-氨基乙基)硫杂杯[4]芳烃:
第四步是中间体1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2，4-二(2-氨基乙基)硫杂杯[4]芳烃先与4-吗啡啉-1，8-萘酐反应合成得到中间体1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2-(2-氨基乙基)-4-(4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃的合成:
第五步是由此中间体与4-氯-7-硝基苯并-2，I, 3-氧杂噁二唑反应得到目标化合物.1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2-[(7-硝基苯并-2，1，3-氧杂噁二唑-4-基)氨基]乙基-4-(4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃:
3.根据权利要求2所述的一种比率法测Ag+、F_或AcO_的荧光探针试剂的制备方法，其特征是各步骤的工艺条件为: 第一步，中间体原料2，4-二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃的合成N2保护下，三口烧瓶中加入硫杂杯[4]芳烃、N-羟乙基邻苯二甲酰亚胺、三苯基膦、干四氢呋喃，搅拌溶解后，在冰浴下，缓慢滴加偶氮二甲酸二乙酯，摩尔比按硫杂杯[4]芳烃:N-羟乙基邻苯二甲酰亚胺:三苯基膦:偶氮二甲酸二乙酯=1:8~9:3~3.5:3~3.5加入，室温搅拌反应，蒸除溶剂，趁热加入热甲醇，冷却后析出白色固体，柱层析纯化制得中间体原料: 反应温度:室温 反应时间:48h 反应溶剂:四氢呋喃 洗脱剂:乙酸乙酯/正己烷(v/v=l/4) 第二步，中间体原料1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2，4-二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃的合成 N2保护下，三口烧瓶中加入2，4-二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃、碳酸铯、乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯，摩尔比按2，4-二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃:碳酸铯:乙二醇单甲醚对甲苯磺酸酯=1:5.5~6.5:5.5~6.5加入,干乙腈，回流，减压蒸馏除去溶剂，加入稀盐酸调节PH至2~3，氯仿萃取，无水硫酸钠干燥，柱层析纯化得白色中间体原料: 反应温度:回流 反应时间:36h 反应溶剂:乙腈 洗脱剂:三氯甲烷/石油醚(v/v=2/5) 第三步，中间体1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)_2，4-二(2-氨基乙基)硫杂杯[4]芳烃的合成 N2保护下，三口烧瓶中加入中间体1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2，4-二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃、水合肼，摩尔比按1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2，4-二(邻苯二甲酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃:水合肼=1:18~22加入，乙醇，回流，用氯仿和浓氨水混合溶剂萃取，无水硫酸钠干燥，柱层析纯化得白色中间体: 反应温度:回流反应时间:24h 反应溶剂:乙醇 洗脱剂:三氯甲烷/三乙胺(v/v=100/l) 第四步，1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2- (2-氨基乙基)-4- (4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃的合成 N2保护下，在三口烧瓶中，加入4-吗啡啉-1，8-萘酐和乙醇，加热并搅拌，当温度升温至50 °〇时，加入1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2，4-二(2-氨基乙基)硫杂杯[4]芳烃，摩尔比按4-吗啡啉-1,8-萘酐:1,3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2，4-二(2-氨基乙基)硫杂杯[4]芳烃=2~2.5:1加入,加热回流反应,反应停止,减压旋蒸除去溶剂后，粗产物用柱层析纯化，得黄绿色的固体: 反应温度:回流 反应时间:24h 反应溶剂:乙醇 洗脱剂:氯仿/乙酸乙酯(v/v=l/l) 第五步，1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2- [ (7-硝基苯并_2，I, 3-氧杂噁二唑-4-基)氨基]乙基-4-(4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃的合成 N2保护下，在三口烧瓶中，加入4-氯-7-硝基苯并_2，1，3-氧杂噁二唑，中间体1，3-交替-二( 2-甲氧基乙基)-2-(2-氨基乙基)-4-(4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃、碳酸钾，摩尔比按4-氯-7-硝基苯并-2，1，3-氧杂噁二唑:1，3-交替-二(2-甲氧基乙基)-2-(2-氨基乙基)-4-(4-吗啡啉基-1，8-萘酰亚胺基乙基)硫杂杯[4]芳烃:碳酸钾=1.2~1.7:1:1~2的摩尔比加入，干乙酸乙酯；加热反应，反应结束后，过滤沉淀，减压旋蒸除去溶剂后，固体多次柱层析，得橙黄色目标产物，即比率荧光探针试剂: 反应温度:60°C 反应时间:8h 反应溶剂:乙酸乙酯 洗脱剂:氯仿/乙酸乙酯(v/v=15/l);正己烷/乙酸乙酯(v/v=2/l)。
4.如权利要求1所述的一种比率法测Ag+、F_或AcO_W荧光探针试剂的应用，其特征是所述试剂Si作为荧光法或紫外吸收光度法中用于检测微量Ag+的比率荧光试剂或比率吸收试剂；试剂Si作为荧光法或紫外吸收光度法中用于检测微量F—或Act)—的荧光试剂或比率吸收试剂。
5.根据权利要求4所述的一种比率法测Ag+、F-或Ac0_的荧光探针试剂的应用，其特征是所述试剂Si可作为比率荧光法检测微量Ag+的试剂，检测的浓度线性范围为两个数量级，检测限低至10_8 mol.L-1 ;试剂Si可作为比率吸收法检测微量Ag+的试剂，检测的浓度线性范围为两个数量级，检测限低至10_7 mol.L'
6.根据权利要求4所述的一种比率法测Ag+、F_或Ac0_的荧光探针试剂的应用，其特征是所述试剂Si用作为荧光猝灭法分别检测微量F-或Act)—的试剂，检测的浓度线性范围均为两个数量级，检测限低至10_9 mol -L-1 ;试剂Si用作为比率吸收法检测微量F_或Ac0_的试剂，检测的浓度线性范围均为两个数量级，检测限低至10_7 mol.L'
7.根据权利要求4所述的一种比率法测Ag+、F_或Ac0_的荧光探针试剂的应用，其特征是所述试剂Si在DMF (N, N- 二甲基甲酰胺)/H2O (4/1，v/v)溶液中作为比率荧光检测微量Ag+的试剂，测定Ag+时，在535nm和605nm处形成比率荧光，在565nm处有等发射点；作为比率吸收检测微量Ag+的试剂，测定Ag+时，在392nm和460nm、460nm和495nm处分别形成比率吸收，在350nm、415nm及480nm处有等吸收点。
8 .根据权利要求4所述的一种比率法测Ag+、F_或Ac0_的荧光探针试剂的应用，其特征是试剂Si在DMF溶剂中作为荧光猝灭分别检测微量F—或Ac0_的试剂，在测定F—或Ac0_时，以470为荧光激发波长，535nm为发射波长；试剂si作为比率吸收分别检测微量F或AcCT的试剂，在测定F-或AcCT时，在395nm和340nm处形成比率吸收,在350nm和460nm处有等吸收点。
【文档编号】C07D413/14GK104177351SQ201410379702
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月5日 优先权日:2014年8月5日
【发明者】曾晞, 孙强, 赵远会, 牟兰 申请人:贵州大学