一种吡唑并吡啶衍生物及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及杂环化合物技术领域，具体属于一种吡唑并吡啶衍生物及其制备方 法，以及该化合物在检测Hg2+中的应用。
【背景技术】
[0002] 汞是一种毒性极强的重金属。在现代工业生产中，汞的用途非常广泛，例如有色金 属的提取，汞灯、电极、科学仪器、以及药物的制造等。由于汞的挥发性导致其在自然界中普 遍存在，严重危害人体健康。汞及其化合物可以通过皮肤、消化道或呼吸道直接进入人体， 也可以通过食物链进入人体，从而毒害人的中枢神经系统、肾脏、口腔以及皮肤等。因此， Hg2+的定量检测在药品、食品、临床和环境检测方面是非常重要的。
[0003] 目前，常用的Hg2+的检测方法有：分光光度法、原子发射光谱法、原子吸收光谱法、 氢化物发生-原子荧光光谱法、X射线荧光光谱法、等离子体感应光谱谱法、电化学方法和 荧光法等，其中荧光法由于具有操作简单、灵敏度高、能够实时、在线、原位检测等优点，从 众多Hg2+检测方法中脱颖而出，成为目前被广泛采用的检测Hg2+的方法。在过去的几十年 中，人们利用Hg2+的配位作用以及Hg2+参与的一些特殊反应，如诱导罗丹明内酰胺环开环反 应、脱硫（硒）反应和加汞化反应等，设计合成了许多检测Hg2+的荧光探针。但是大多数文 献报道的汞离子荧光探针存在制备方法繁琐、操作复杂、有时需要借助掩蔽剂消除干扰等 缺点，因此，设计合成在环境生命体系中能高灵敏度、高选择性地检测汞离子的荧光探针， 仍是该领域的研究热点。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是提供一种吡唑并吡啶衍生物及其制备方法，该方法原料易得，制 备方便。
[0005] 本发明的另一目的是提供吡唑并吡啶衍生物的应用，将该化合物作为荧光探针定 量检测Hg2+。
[0006] 本发明提供的一种吡唑并吡啶衍生物，是2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[l，5_a]吡 啶-3-甲叉基丙二腈，其结构式为：
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[0008]本发明提供的一种吡唑并吡哫衍生物的制备万法，是以1-氨基吡啶碘化物为起 始原料，与4-羟基-4-甲基-2-戊炔酸甲酯反应得到2- (2-羟基异丙基）-吡唑并[1，5-a] 吡啶-3-甲酸甲酯，然后经氢化铝锂还原，再经二氧化锰氧化得到2-(2-羟基异丙基）-吡 唑并[l，5-a]吡啶-3-甲醛，再与丙二腈反应制得2-(2-羟基异丙基）-吡唑并[l，5-a]吡 啶-3-甲叉基丙二腈，其制备过程的反应式如下：
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[0010] 本发明的制备方法的步骤如下：
[0011] (1) 2- (2-羟基异丙基）-吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲酸甲酯的制备：将4-羟 基-4-甲基-2-戊炔酸甲酯溶于丙酮中，然后加入等摩尔量的1 一氨基吡啶碘化物和1.2 倍摩尔量的碳酸钾，加热回流反应8小时，冷却，过滤掉碳酸钾，滤液减压浓缩，残留物柱色 谱分离得2-(2-羟基异丙基）-吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲酸甲酯。
[0012] (2)2-(2-羟基异丙基）-吡唑并[l，5-a]吡啶-3-甲醛的制备：将2-(2-羟基异 丙基）_吡唑并[l，5-a]吡啶-3-甲酸甲酯溶于四氢呋喃中，冰水浴冷却至0°C，分批加入 等摩尔量的氢化铝锂，控制加料速度使反应体系的温度保持在〇±2°C。加完后室温搅拌反 应16小时。然后往反应体系中缓慢滴加水至没有气体产生为止，过滤，滤液减压浓缩得还 原产物；将所得还原产物溶于乙腈中，加入3倍摩尔量的二氧化锰，加热回流反应12小时。 冷却，抽滤掉二氧化锰，滤液减压浓缩，残留物柱色谱分离得2-(2-羟基异丙基）-吡唑并 [1，5-a]吡啶-3-甲醛。
[0013] (3)将2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲醛和等摩尔量的丙二腈加 到水中，再加入0. 1倍摩尔量的1-甲基咪唑，室温搅拌反应12小时，过滤得2-(2-羟基异 丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲叉基丙二腈。
[0014] 本发明的吡唑并吡啶衍生物可作为荧光探针在定量检测Hg2+中应用。
[0015] 本发明提供的一种吡唑并吡啶衍生物定量检测Hg2+的方法，包括如下步骤：
[0016] (1)用乙腈配制ImM2-(2-羟基异丙基）-吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲叉基丙二腈 的荧光探针储备液；用蒸馏水配制〇.ImM的Hg2+溶液。
[0017] (2)将2mLHEPES缓冲液（pH= 7. 0)和50μL荧光探针储备液加入荧光比色皿 中，在荧光分光光度仪上测定探针的起始荧光强度（F。)，然后逐渐加入不同体积的Hg2+水 溶液，在荧光分光光度仪上测定其荧光强度（F)，随着Hg2+的加入，探针在366nm和430nm处 的荧光强度逐渐减弱，加到荧光强度基本不发生变化为止；以Hg2+浓度[Hg2+]为横坐标，探 针在366nm处的相对荧光强度（匕-F)为纵坐标，绘制图并进行线性拟合，得到该探针的最 佳线性响应范围为0. 05-0. 4μΜ，回归方程为：FQ-F= 8. 42X[Hg2+]+31. 25,线性系数为R2 =0.9894。
[0018] (3)在盛有2mLHEPES缓冲液（pH= 7. 0)和50μL荧光探针储备液的荧光比色皿 中，加入VμL待测样品溶液，在荧光分光光度仪上测定探针在366nm处的荧光强度F，将测 得的荧光强度F代入步骤（2)的线性回归方程，即可求得待测样品溶液中Hg2+的浓度。
[0019] 经实验验证，其他金属离子不干扰体系对Hg2+的检测。
[0020] 优点与有益效果：
[0021] (1)本发明提供的吡唑并吡啶衍生物结构新颖、制备方便。
[0022] (2)本发明的检测方法对Hg2+有高的灵敏度和选择性，不受其他金属离子干扰。
【附图说明】：
[0023] 图1 2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[l，5_a]吡啶-3-甲叉基丙二腈的X-射线晶体 衍射结构图
[0024] 图2 2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲叉基丙二腈与Hg2+作用的 荧光滴定图
[0025] 图3 2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲叉基丙二腈荧光探针检测 Hg2+的工作曲线
[0026] 图4其他金属离子对2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲叉基丙二 腈检测Hg2+的荧光干扰图
【具体实施方式】[0027] 实施例1
[0028] 2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲叉基丙二腈的制备
[0029] (1)2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲酸甲酯的制备： 将7.lg(50mmol)4-羟基-4-甲基-2-戊炔酸甲酯溶于50mL丙酮中，然后加入 11.lg(50mmol) 1 -氨基吡啶碘化物和8. 28g(60mmol)碳酸钾，加热回流反应8小时，冷 却，过滤掉碳酸钾，滤液减压浓缩，残留物柱色谱分离得8. 33g2-(2-羟基异丙基）-吡 唑并[1，5-a]吡啶-3-甲酸甲酯，收率 71. 2 %。虫NMR(300MHz,CDC13) :δ8. 43 (d,J= 6. 9, 1H), 8. 02 (d,J= 9. 0, 1H), 7. 39 (t,J= 8. 1, 1H), 6. 92 (t,J= 6. 9, 1H), 6. 40 (br, 1H), 3 .96 (s, 3H), 1. 69 (s, 6H).
[0030] (2)2-(2-羟基异丙基）_吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲醛的制备：将 2. 34g(10mmol)2-(2-羟基异丙基）-吡唑并[1，5-a]吡啶-3-甲酸甲酯溶于20mL四氢咲 喃中，冰水浴冷却至〇°C，分批加入0. 38g(10mmol)氢化铝