一种对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶的制备方法与流程

本发明属于席夫碱单晶的合成与制备领域，具体涉及一种新型对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶的合成及其制备方法。

背景技术：

席夫碱的首次报道是在1864年，由德国化学家hugoschiff利用含有氨基的化合物和含有羰基的化合物通过脱水缩合合成的一类带有亚胺基的化合物。席夫碱因其结构的特殊性，其-c=n-上的氮原子有孤对电子，可作为亲和试剂，容易由醛和亚胺脱水缩合而成。研究发现，席夫碱及其配合物在催化、电化学、材料、荧光探针、离子检测等多个领域也具有应用价值，使其成为二十一世纪的研究热点。目前，文献报道的席夫碱主要是单席夫碱，芳环类双席夫碱的合成比较少，基于芳环类化合物的苯环共轭体系，使其合成的双席夫碱及其金属配合物结构比较稳定，且对于芳环类化合物在生物活性上的应用研究更加少，因此对于芳环类双席夫碱的合成及应用研究具有深远的意义。

对苯二甲醛的两个对位的醛基很活泼，容易与胺类化合物发生缩合反应，也易于和其他单聚体发生聚合反应，其自身可用于合成荧光剂、染料、医药等。由此可见，对基于对苯二甲醛的席夫碱的化学性质和活性研究将在荧光成像、合成材料、离子检测及相关领域有广阔的应用前景。

本发明采用对苯二甲醛与2-氨基-4-甲基苯酚反应，成功合成出了席夫碱单晶，并进行结构表征和性质研究。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种新型对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶其合成方法。本发明所合成的席夫碱单晶化合物具有良好的光学性质，在前药合成、荧光探针等方面都具有优秀的应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

所述的新型席夫碱单晶，分子结构式为：c22h20n2o2，其制备方法具体步骤如下：称取1mmol对苯二甲醛(tpa)溶于5mln´-n´-二甲基甲酰胺中，再加入25ml无水甲醇，完全溶解后，加入2mmol的2-氨基-4-甲基苯酚(mpa)，封口膜封口，超声反应一段时间，并于室温下静置2到3天，减压抽滤，用无水甲醇洗涤，真空经cacl2干燥，得到黄色的席夫碱单晶。所制备的席夫碱单晶标示为l。

本发明的显著优点在于：设计及合成了一个新型对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶，该化合物具有良好的光学性能，可以作为荧光探针用于肿瘤细胞成像，有望扩展席夫碱类荧光染料的应用范围，对荧光探针的研究有重要的意义。

附图说明

图1是对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶的合成路线图；

图2是化合物l的单体分子结构示意图；

图3是化合物l的三维分布结构图；

图4是化合物l的三维空间堆积结构图

图5是化合物l的紫外-可见吸收图谱；

图6是化合物l的荧光激发和发射图谱；

图7是化合物l的红外图谱；

图8是化合物l的¹³c-nmr；

图9是化合物l的¹h-nmr。

具体实施方式

下列结合附图和实施例对本发明进行详细描述：

（一）如图1所示，合成路线图介绍：称取0.134g（1mmol）对苯二甲醛溶于5mln´-n´-二甲基甲酰胺中，再加入25ml无水甲醇，完全溶解后，加入0.246g（2mmol）的2-氨基-4-甲基苯酚，封口膜封口，超声2h，于室温下静置2到3天，减压抽滤，采用无水甲醇洗涤，真空经cacl2干燥，得到黄色晶体，所制备的席夫碱标示为l。化合物l即对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱，它是由一分子的对苯二甲醛和两分子的2-氨基-4-甲基苯酚缩合而成的席夫碱，是一种完全对称的双席夫碱。该席夫碱是一种黄色、长条状的晶体，耐高温，不溶于水，可溶于无水甲醇、无水乙醇、乙腈、乙醚等有机溶剂（如表1所示）。化合物l的晶体单体分子结构如图2，其三维堆积结构如图3和图4。

表1.化合物l的溶解度情况表

（二）紫外可见吸收光谱表征：本实验以无水甲醇溶液调基线，扫描的波长范围为200-800nm，对1mg/ml的对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶的无水甲醇溶液进行紫外可见波谱分析（见图5）。从图中可以看出，在210nm处有一强吸收峰，该峰主要是由于c=n双键的π→π*跃迁引起的；且芳醛的紫外吸收最大波长在254nm附近，但由于席夫碱分子中大的π电子共轭体系，使得紫外吸收红移至292nm；而在400nm附近的吸收峰主要是由于c=n双键的n→π*跃迁并红移产生的。

（三）荧光光谱表征：室温下测定席夫碱在无水甲醇中的荧光激发和发射图谱（见图6），分别以343nm和454nm作为激发波长和发射波长，电压600v，对对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶的溶液进行荧光性能分析。由于合成的席夫碱具有苯环平面结构，分子中有π电子共轭体系，合成的席夫碱自身会发出荧光，可以作为发光体或荧光标记，亦或作为荧光材料用于荧光成像。

（四）傅里叶变换红外光谱表征（ft-ir）：通过傅里叶变换红外光谱仪对合成的席夫碱单晶进行表面有机官能团分析。取适量干燥的待测样品粉末与kbr在玛瑙研钵中研磨均匀，压片，进行测试。对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱单晶l的红外图谱见图7。化合物l的红外图谱中出现c=n的特征吸收峰，并且同时出现羟基的特征吸收峰，说明席夫碱的形成。l的红外图中-cho（1692cm^-1）和-nh2（3372cm^-1）的特征峰消失，而出现c=n（1624cm^-1），-oh（3338cm^-1），ph-o（1237cm^-1）的特征峰，此外1414cm^-1、1499cm^-1处出现的苯环特征峰，均证明席夫碱的生成。

（五）核磁碳谱和氢谱分析：通过核磁共振波谱nmr对合成的席夫碱化合物进行结构表征（图8，9）。使用氘代dmso作溶剂，分别测量席夫碱单晶的核磁共振碳谱和氢谱。

¹³c-nmr(101mhz,dmso-d6)：158.56(c8，-c=n-)，149.69(c5，arc)，139.08(c6，arc)，137.61(c9，arc)，129.47(c10，arc)，128.71(c2，arc)，128.57(c4，arc)，119.82(c7，arc)，116.38(c3，arc)，20.69(c1，-ch3)。

¹h-nmr(400mhz，dmso-d6)：δ8.84(s，1h，oh)，8.79(s，1h，ch=n)，8.16(s，1h，arh)，7.20-7.05(m，1h，arh)，6.99-6.87(m，1h，arh)，6.82(d，j=8.2hz，1h，arh)，2.26(s，3h，ch3)。

从化合物l的核磁共振碳谱和氢谱图中，可以看出图中杂质峰基本没有，说明合成的化合物纯度较高，在核磁共振碳谱和氢谱图中都出现c=n的特征吸收峰，说明成功合成席夫碱。

（六）x-射线单晶衍射

x-射线单晶衍射是一种分析晶体结构的实验方法，本实验对合成的席夫碱晶体进行单晶衍射分析，确定晶体结构。具体操作为：在体视显微镜下挑选出大小合适，实心且表面平整无裂纹、无缺角的单晶，用白凡士林除去单晶表面的杂质，利用502将单晶固定在载晶台上，在brukersmartapex-ii型x射线单晶衍射仪上收集独立衍射点用于确定晶胞参数和质量，100k温度条件下，所用的x-射线源为经石墨单色器过滤的mo-kα射线(λ=0.71073å)，化合物的结构解析采用olex2软件。化合物l的晶体学数据如表2，该晶体单体分子结构如图2，其三维堆积结构如图3和图4。对苯二甲醛缩2-氨基-4-甲基苯酚席夫碱晶体的化学式是c22h20n2o2，分子质量为344.40g/mol，衍射实验晶体的尺寸为0.28×0.15×0.12mm³，属于单斜晶系，空间群为p21/c，z=2，单胞中电子的数目f=364.0，对于可观察衍射点的r1值为0.0499。

表3中，n1-c8=1.272(2)是典型的c=n双建，而n1-c6=1.412(2)，介于正常c-n键长1.471å和正常c=n键长1.273å之间，说明席夫碱结构具有一定程度的电子非定域化。表4中的c9-c8-n1=122.14(16)，c11¹-c9-c8=122.15(15)，c10-c9-c8=119.15(16)，c10-c9-c11¹=118.70(16)，c10-c11-c9¹=120.08(16)等数据表明中心苯环和c=n双建的单元基本处于同一平面，这一共平面性有利于席夫碱形成一个新的大π电子共轭体系。此外，两个相邻的席夫碱单体结构通过分子内氢键[o1-h1-o1¹]结合在一起，这个氢键对于单晶的形成和稳定起到了很大的作用。

表2晶体学数据

表3键长(å)

symmetrytransformations:¹2-x,2-y,1-z

表4键角(˚)

symmetrytransformations:¹2-x,2-y,1-z

表5氢键长度(å)和键角(˚)

symmetrycodes:¹2-x,1/2+y,3/2-z。

（七）该化合物具有良好的光学性能(如图5和图6)，可以作为荧光探针用于肿瘤细胞成像，有望扩展席夫碱类荧光染料的应用范围，对荧光探针的研究有较重要的意义。