一種三[4-(4-嗎啡啉基)-1,8-萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑及其制備和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明一種三[4-(4-嗎啡啉基)-1,8-萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑及其制備和應(yīng)用，屬有機(jī)合成和分析化學(xué)【技術(shù)領(lǐng)域】。是以三氨乙基胺為結(jié)構(gòu)平臺(tái)，通過與4-(4-嗎啡啉基)-1,8-萘二甲酸酐的反應(yīng)得到三個(gè)側(cè)鏈連接熒光團(tuán)的化學(xué)名稱為三[4-(4-嗎啡啉基)-1,8-萘二甲酰亞胺乙基]胺的化合物a。反應(yīng)原料易得，合成方法簡(jiǎn)單，兩步反應(yīng)即可制得目標(biāo)產(chǎn)物。在N,N-二甲基甲酰胺/水（v/v，3/2），三（羥甲基）氨基甲烷-鹽酸（Tris-HCl，pH6）緩沖溶液混合溶劑中，化合物a可作為檢測(cè)微量Al3+或Cr3+的熒光或比色試劑?；衔颽的結(jié)構(gòu)式如下。
【專利說明】—種三[4-(4-嗎啡啉基)-1, 8-萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑及其制備和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬有機(jī)合成和分析化學(xué)領(lǐng)域，具體地說是一種三[4-(4-嗎啡啉基)_1，8-萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑及其制備和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾十年來，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥學(xué)、食品科學(xué)、環(huán)境化學(xué)、藥理學(xué)、生理學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、分子遺傳學(xué)等領(lǐng)域，熒光探針作為一類重要的檢測(cè)技術(shù)，被廣泛應(yīng)用。尤其是基于重金屬和過渡金屬離子在環(huán)境科學(xué)和生命科學(xué)研究中的重要作用，設(shè)計(jì)、合成結(jié)構(gòu)新穎，具備更優(yōu)異選擇性和靈敏度，以特定金屬離子為識(shí)別對(duì)象的熒光探針分子具有應(yīng)用前景。
[0003]以大環(huán)、碳原 子及氮原子為中心的三角架結(jié)構(gòu)化合物具有三條通過中心原子連接的配位側(cè)鏈。三角架結(jié)構(gòu)化合物具有選擇性配位及高配位數(shù)等大環(huán)配位的特點(diǎn)，通過取代基團(tuán)的調(diào)整來改變化合物的性能。以氮原子為中心的三角架結(jié)構(gòu)中的柔性側(cè)鏈通常具有特殊的配位能力，能與多種金屬離子配位。與大環(huán)化合物相比該類化合物具有合成方法簡(jiǎn)便、成本低廉、結(jié)構(gòu)易變、絡(luò)合性能好，且毒性小等特點(diǎn)，同時(shí)具有大環(huán)和非環(huán)狀配體的性質(zhì)，很容易通過改變側(cè)鏈長(zhǎng)度、配位基團(tuán)及配位原子，從而改變其配位后的物理和化學(xué)性能。經(jīng)過合理設(shè)計(jì)的三角架分子可以作為金屬離子的熒光探針，實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬離子、陰離子及中性分子的檢測(cè)。文獻(xiàn)報(bào)道了在三角架結(jié)構(gòu)中引入4-氯-7-硝基-2，I, 3-苯并氧雜惡二唑而得到在中性緩沖溶液中高選擇、高靈敏地識(shí)別Zn2+的熒光探針，探針識(shí)別是基于光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移原理；Ghosh等設(shè)計(jì)了在三氨乙基胺分子內(nèi)連接三個(gè)蒽熒光團(tuán)的三角架結(jié)構(gòu)的Cu2+熒光探針；Akkaya等在三氨乙基胺分子結(jié)構(gòu)中不對(duì)稱的引入了一個(gè)苊并吡咯酮熒光團(tuán)，得到能靈敏地識(shí)別第二副族元素Zn2+、Cd2+、Hg2+的三角架結(jié)構(gòu)熒光探針；我們研究組也報(bào)道了在三氨乙基胺分子上連接羅丹明基團(tuán)的系列Cu2+、Hg2+熒光探針。已有的研究結(jié)果表明三角架型結(jié)構(gòu)的熒光探針對(duì)特定離子有優(yōu)良的檢測(cè)識(shí)別能力。
[0004]萘酰亞胺及其衍生物在許多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。它具有強(qiáng)烈的黃綠色熒光，而且具備量子產(chǎn)率高、Stokes (斯托克斯)位移大、光化學(xué)穩(wěn)定等優(yōu)越的性質(zhì)，被廣泛用作激光染料、熒光增白劑及熒光標(biāo)記、分子探針等。萘酰亞胺衍生物的另一個(gè)特性是其光物理化學(xué)性質(zhì)易于改造，通過在萘酰亞胺萘環(huán)上4-位引入不同取代基，能夠使其產(chǎn)生不同的光學(xué)性能。文獻(xiàn)報(bào)道的一系列4位為哌啶基團(tuán)的1，8-萘酰亞胺熒光探針，發(fā)現(xiàn)在緩沖液中其熒光強(qiáng)度隨著PH值的增大而逐漸減弱，分子上所接基團(tuán)的不同會(huì)導(dǎo)致熒光發(fā)生突變的區(qū)間和變化的幅度呈現(xiàn)差異，由此建立了這種萘酰亞胺衍生物作為PH探針應(yīng)用于生物或超分子體系中；文獻(xiàn)報(bào)道的一種含有1，8-萘酰亞胺基團(tuán)的熒光分子探針，對(duì)Cr3+具有較好的選擇性識(shí)別作用，能很明顯的看到液體的熒光顏色發(fā)生變化；文獻(xiàn)報(bào)道的一種基于萘酰亞胺的熒光探針可用于水溶液中定量檢測(cè)銅離子。因此，萘酰亞胺可作為構(gòu)建熒光探針的優(yōu)秀熒光基團(tuán)。[0005]鉻(III)是人體營(yíng)養(yǎng)所必需的微量元素，它能激活某些酶以及穩(wěn)定蛋白質(zhì)和核酸，因而對(duì)碳水化合物，脂肪，蛋白質(zhì)和核酸的新陳代謝影響很大。人體如果鉻(III)攝入不足，將導(dǎo)致糖尿病、心血管疾病甚至使機(jī)體免疫功能受損，而攝入量過多也會(huì)影響細(xì)胞結(jié)構(gòu)。監(jiān)測(cè)鉻(III)在細(xì)胞內(nèi)及生命系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化和分布的方法并不多見。鋁是地殼中含量最高的金屬元素，日常生活中被大量使用。但鋁離子對(duì)人體中樞神經(jīng)系統(tǒng)有很大的毒性。因此，研制高選擇性、高靈敏度檢測(cè)鋁離子的傳感器具有研究意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于制備了一種高靈敏、高選擇性的同時(shí)檢測(cè)微量Al3+或Cr3+離子的三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8-萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑，并應(yīng)用于水溶液中的測(cè)定。
[0007]本發(fā)明檢測(cè)Al3+或Cr3+的一種三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8_萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑，是以4-溴-1，8-萘二甲酸酐、嗎啡啉和三氨乙基胺為原料，通過分步反應(yīng)，在三氨乙基胺的三個(gè)氨基處各引入一個(gè)4- (4-嗎啡啉基)-1，8-萘二甲酸酐，制備得到一種熒光試劑，即化合物a，化學(xué)名稱為三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8_萘二甲酰亞胺乙基]胺，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
【權(quán)利要求】
1.一種三[4-(4-嗎啡啉基)_1，8-萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑，其特征是以4-溴-1，8-萘二甲酸酐、嗎啡啉和三氨乙基胺為原料，通過分步反應(yīng)，在三氨乙基胺的三個(gè)氨基處各引入一個(gè)4-(4-嗎啡啉基)_1，8-萘二甲酸酐，制備得到一種熒光試劑，即化合物a，化學(xué)名稱為三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8-萘二甲酰亞胺乙基]胺，化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:
2.如權(quán)利要求1所述的一種三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8-萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑的制備方法，其特征是以4-溴-1，8-萘二甲酸酐，嗎啡啉為原料，以乙二醇單甲醚為溶劑，首先合成中間體4-(4-嗎啡啉基)_1，8-萘二甲酸酐，然后再將三個(gè)中間體4-(4-嗎啡啉基)-1, 8-萘二甲酸酐連接到三氨乙基胺上得到化合物a:三[4- (4-嗎啡啉基)-1, 8-萘二甲酰亞胺乙基]胺；合成路線如下:

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8_萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑的制備方法，其特征是以4-溴-1，8-萘二甲酸酐、嗎啡啉和三氨乙基胺為原料，通過兩步反應(yīng)，制備得到化合物a，各化合物制備的具體工藝條件為: (1)中間體:4_(4-嗎啡啉基)-1, 8-萘二甲酸酐的合成: N2保護(hù)下，三口燒瓶中加入4-溴-1,8-萘二甲酸酐，乙二醇單甲醚，碘化亞銅，嗎啡啉，回流攪拌反應(yīng)，過濾，濾液減壓蒸餾除去溶劑，柱層析純化制得中間體原料: 反應(yīng)溫度:回流 反應(yīng)時(shí)間:7h 反應(yīng)溶劑:乙二醇單甲醚 洗脫劑:乙酸乙酯/石油醚(v/v，5/2) (2)三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8-萘二甲酰亞胺乙基]胺 N2保護(hù)下，三口燒瓶中加入4-(4-嗎啡啉基)_1，8-萘二甲酸酐，乙醇，三氨乙基胺，回流，減壓蒸餾除去溶劑，柱層析純化得到黃色固體三(4- (4-嗎啡啉基)-1, 8-萘二甲酰亞胺乙基)胺: 反應(yīng)溫度:回流 反應(yīng)時(shí)間:5h 反應(yīng)溶劑:乙醇 洗脫劑:三氯甲烷/甲醇/三乙胺(v/v/ν，80/4/1)。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8_萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑的應(yīng)用，其特征是化合物a作為熒光法或紫外-可見分光光度法中用于檢測(cè)微量Al3+或Cr3+的熒光試劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三[4-(4-嗎啡啉基)-1，8_萘二甲酰亞胺乙基]胺熒光試劑的應(yīng)用，其特征是所述化合物a在N，N- 二甲基甲酰胺/水(v/v，3/2)，三(羥甲基)氨基甲烷-鹽酸(Tris-HCl，pH6)為緩沖溶液的混合溶劑中，分別用熒光光譜或紫外-可見吸收光譜作為檢測(cè)Al3+或Cr3+離子的熒光或紫外-可見比色試劑；分別用熒光法或紫外-可見吸收光譜法檢測(cè)Al3+或Cr3+離子的濃度線性范圍分別達(dá)2個(gè)數(shù)量級(jí)，熒光法檢測(cè)限低至10_8 mo I.ΙΛ紫外-可見吸收法檢測(cè)限低至10_6 mo I.L-1。
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK103992787SQ201410176967
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月29日
【發(fā)明者】沈韻, 曾晞, 牟蘭, 李麗 申請(qǐng)人:貴州大學(xué)