用于检测硫化氢的荧烷类衍生物探针及其制备方法和应用与流程

[0001]
本发明属于硫化氢检测技术领域，特别是涉及一种用于检测硫化氢的荧烷类衍生物探针及其制备方法和应用。


背景技术：

[0002]
硫化氢(h
2
s)是一种具有刺激性的无色气体，被生物体吸收后会影响细胞的氧化过程。低浓度的硫化氢接触会对呼吸道产生局部刺激作用，高浓度接触时表现为中枢神经系统症状和窒息症状。硫化氢虽然为一种剧毒气体，但是内源性硫化氢被研究者认为是第三种气体信号分子。内源性硫化氢可参与多种生理活动，例如血管舒张、细胞保护、神经传导、凋亡、糖代谢、胰岛素分泌等。可见，对低浓度硫化氢的准确测定在疾病诊断方面非常有意义。
[0003]
目前检测硫化氢的分析方法主要包括汞量法、检测管法、亚甲基蓝比色法、荧光探针法等方法，众多方法中荧光探针法选择性较好、操作方便、检测灵敏度高。而荧烷类化合物由于其结构中的氧桥结构，使整个分子保持了较强的刚性平面结构，有利于产生强烈的荧光。


技术实现要素：

[0004]
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种用于检测硫化氢的荧烷类衍生物探针及其制备方法和应用。本发明基于荧烷母核，设计并合成了荧烷类衍生物的荧光探针，其结构中的叠氮取代基用于硫化氢的检测，与硫化氢接触后被还原为氨基，探针的化学结构发生变化导致荧光光谱的变化，实现硫化氢的定量检测。
[0005]
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0006]
本发明一种用于检测硫化氢的荧烷类衍生物探针，其化学结构式如下：
[0007][0008]
其中，r1、r2为c1-c10的直链烷基、苯基或有取代基的苯基，r3为c1-c10的直链烷基、硝基、三氟甲基、卤素、苯基或有取代基的苯基，所述的取代基为c1-c10的直链烷基、苯基、硝基、三氟甲基或卤素。
[0009]
优选地，所述r1和r2分别为下列之一：甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基。
[0010]
优选地，所述r3为下列之一：甲基、乙基、异丙基、正丙基、氯、溴、苯基、4-硝基苯基。
[0011]
本发明一种荧烷类衍生物探针的制备方法，将式(-)所示的氨基物中间体溶解于
10-50倍有机溶剂，加入5-20倍盐酸，滴加亚硝酸钠水溶液，反应温度控制在-5-15℃，随后滴加叠氮化钠水溶液，反应温度控制在0-10℃，滴加完成后加入5-30倍卤代烃进行萃取，将有机相浓缩干燥可得荧烷类衍生物探针(i)；
[0012][0013]
优选地，所述氨基物中间体(-)的制备方法为：将式(-)所示的2-羧基-4
’-
二烷基氨基-2
’-
羟基二苯甲酮与式(iv)所示的2-烷基-4-甲氧基苯胺在脱水剂中，在0-60℃反应1-8小时，在冰水混合物中沉淀并过滤得到反应产物；将反应产物进行扣环处理后得如式(iv)所示的氨基物中间体，所述的扣环处理为：将反应产物置于碱液中，60-100℃反应2-8小时，加入2倍芳香溶剂继续搅拌半小时，冷却至10℃以下后过滤，使用0.5倍冷甲苯和0.5倍有机溶剂淋洗滤饼，干燥后为氨基物中间体(-)。
[0014][0015]
优选地，所述的有机溶剂为下列之一：甲醇、乙醇或异丙醇；卤代烃为下列之一：二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氯化碳或1,1,2,2-四氯乙烷。
[0016]
优选地，按摩尔比计，所述的2-羧基-4
’-
二烷基氨基-2
’-
羟基二苯甲酮(-)：所示的2-烷基-4-甲氧基苯胺(-)：脱水剂为(1-2)：1：(8-50)；所述的有机溶剂为下列之一：正己烷、环己烷或石油醚。
[0017]
优选地，所述的脱水剂为下列之一：硫酸、磷酸或甲基磺酸，所述的芳香溶剂为下列之一：甲苯、二甲苯、氯苯或二氯苯，所述的碱液使用无机碱，为下列之一：氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸铯。
[0018]
优选地，按摩尔比计，所述氨基物中间体(-)：亚硝酸钠：叠氮化钠为1：(1.05-2.00)：(1.05-2.00)。
[0019]
采用本发明所述荧烷类衍生物探针的制备方法得到的荧烷类衍生物探针在检测硫化氢中的应用。
[0020]
本发明的有益效果为：
[0021]
本发明的荧烷类衍生物探针可使用荧光分光光度计实现微量硫化氢的定量检测，操作简单，方便快捷，该类荧光探针制备工艺操作条件简单、产品后处理方法简易、转化率较高，易实现工业化生产。
附图说明
[0022]
图1为2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的核磁氢谱。
[0023]
图2为2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的核磁碳谱。
[0024]
图3为2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的红外光谱(kbr)。
[0025]
图4为2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的核磁氢谱。
[0026]
图5为2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的核磁碳谱。
[0027]
图6为2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的红外光谱(kbr)。
[0028]
图7为荧光探针与硫化氢反应前后的hplc谱图。
具体实施方式
[0029]
下面结合附图和实施例对本发明进行详细描述。
[0030]
本发明用于检测硫化氢的荧烷类衍生物探针，其化学结构式如下：
[0031][0032]
其中，r1、r2为c1-c10的直链烷基、苯基或有取代基的苯基，r3为c1-c10的直链烷基、硝基、三氟甲基、卤素、苯基或有取代基的苯基，所述的取代基为c1-c10的直链烷基、苯基、硝基、三氟甲基或卤素。
[0033]
所述r1和r2分别为下列之一：甲基、乙基、正丙基、异丙基或正丁基。
[0034]
所述r3为下列之一：甲基、乙基、异丙基、正丙基、三氟甲基、氯、溴、苯基、4-硝基苯基。
[0035]
本发明所述的荧烷类衍生物探针的制备方法，将式(-)所示的氨基物中间体溶解于10-50倍有机溶剂，加入5-20倍盐酸，滴加亚硝酸钠水溶液，反应温度控制在-5-15℃，随后滴加叠氮化钠水溶液，反应温度控制在0-10℃，滴加完成后加入5-30倍卤代烃进行萃取，将有机相浓缩干燥可得荧烷类衍生物探针(i)；
[0036]
[0037]
所述氨基物中间体(-)的制备方法为：将式(-)所示的2-羧基-4
’-
二烷基氨基-2
’-
羟基二苯甲酮与式(iv)所示的2-烷基-4-甲氧基苯胺在脱水剂中，在0-60℃反应1-8小时，在冰水混合物中沉淀并过滤得到反应产物；将反应产物进行扣环处理后得如式(iv)所示的氨基物中间体，所述的扣环处理为：将反应产物置于碱液中，60-100℃反应2-8小时，加入2倍芳香溶剂继续搅拌半小时，冷却至10℃以下后过滤，使用0.5倍冷甲苯(本发明所述的冷甲苯为温度不超过20℃的甲苯)和0.5倍有机溶剂淋洗滤饼，干燥后为氨基物中间体(-)。
[0038][0039]
所述的有机溶剂为下列之一：甲醇、乙醇或异丙醇，卤代烃为下列之一：二氯甲烷、氯仿、1,2-二氯乙烷、四氯化碳或1,1,2,2-四氯乙烷。
[0040]
按摩尔比计，所述的2-羧基-4
’-
二烷基氨基-2
’-
羟基二苯甲酮(-)：所示的2-烷基-4-甲氧基苯胺(-)：脱水剂为(1-2)：1：(8-50)。
[0041]
所述的脱水剂为下列之一：硫酸、磷酸或甲基磺酸，所述的芳香溶剂为下列之一：甲苯、二甲苯、氯苯或二氯苯，所述的碱液使用无机碱，为下列之一：氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸铯。
[0042]
按摩尔比计，所述氨基物中间体(-)：亚硝酸钠：叠氮化钠为1：(1.05-2.00)：(1.05-2.00)。
[0043]
实施例1：2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的合成(r
1
和r
2
为正丁基，r
3
为甲基)
[0044]
氮气保护下，在15.00g硫酸中加入2.19g的2-甲基-4-甲氧基苯胺，随后加入7.24g的2-羧基-4
’-
二丁基氨基-2
’-
羟基二苯甲酮固体，反应体系逐渐粘稠，升温至40℃，搅拌4小时。反应结束后，将混合物倒入至50g冰水混合物中，析出红色固体，过滤后收集滤饼。滤饼重新分散于60g去离子水中，氮气保护下滴加115g的10％氢氧化钠水溶液，滴加结束后升温至80℃并保持2小时，加入30.00g甲苯，继续加热至回流并保持搅拌0.5小时，降温至10℃以下，过滤收集析出的白色固体使用15.00g甲苯和15.00g正己烷依此淋洗，干燥后产物为2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷，真空干燥后共4.25g，产率约60.02％，纯度高于99％(hplc面积法)，熔点192.4-193.0℃，遇酸显紫色。
[0045]
2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的合成(r
1
和r
2
为正丁基，r
3
为甲基)
[0046]
氮气保护下，向24ml乙醇中加入本例中制备的2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷0.8852g，溶解后，加入10ml工业盐酸，降温至5℃，滴加2.1ml的10％亚硝酸钠水溶液，随后滴加1.2ml的15％叠氮化钠水溶液，整个滴加过程温度控制在5-10℃。反应结束后，加入
24ml水和20ml二氯甲烷，使用二氯甲烷洗涤水相，收集有机相并干燥浓缩，得到2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷共0.9074g，产率约94.1％，纯度高于99％(hplc面积法)，熔点158.4
–
159.4℃，遇酸显品红色。
[0047]
实施例2：2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的合成(r
1
和r
2
为正丁基，r
3
为甲基)
[0048]
氮气保护下，在150.0g硫酸中加入22.0g的2-甲基-4-甲氧基苯胺，随后加入72.4g的2-羧基-4
’-
二丁基氨基-2
’-
羟基二苯甲酮固体，反应体系逐渐粘稠，升温至40℃，搅拌4小时。反应结束后，将混合物倒入至500g冰水混合物中，析出红色固体，过滤后收集滤饼。滤饼重新分散于400g去离子水中，氮气保护下滴加600g的20％氢氧化钠水溶液，滴加结束后升温至80℃并保持2小时，加入300g甲苯，继续加热至回流保持搅拌0.5小时，降温至10℃以下，过滤收集析出的白色固体使用150.0g甲苯和150.0g正己烷依此淋洗，产物为2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷，真空干燥后共52g，得到与实施例1一致的产物，产率约71.27％。2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的核磁氢谱图如图1所示，核磁碳谱图如图2所示，红外光谱(kbr)图如图3所示。
[0049]
2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的合成(r
1
和r
2
为正丁基，r
3
为甲基)
[0050]
氮气保护下，向240ml乙醇中加入依照本例中制备的2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷8.9g，溶解后加入100m工业盐酸，降温至5℃，滴加21ml的10％亚硝酸钠水溶液，随后滴加12ml的15％叠氮化钠水溶液，整个滴加过程温度控制在5-10℃。反应结束后，加入250ml水和150ml二氯甲烷，使用二氯甲烷洗涤水相，收集有机相并干燥浓缩，真空干燥后共9.1g，得到与实施例2一致的产物，产率约96.7％。2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷的核磁氢谱如图4所示，核磁碳谱图如图5所示，红外光谱(kbr)如图6所示；图7为本例得到的2-叠氮-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷探针与硫化氢反应前后的hplc谱图。
[0051]
实施例3：2-氨基-3-苯基-6-二乙基氨基荧烷的合成(r
1
和r
2
为乙基，r
3
为苯基)
[0052]
氮气保护下，在18.00g硫酸中加入3.18g的2-氨基-4-甲氧基联苯，随后加入6.02g的2-羧基-4
’-
二乙基氨基-2
’-
羟基二苯甲酮固体，反应体系逐渐粘稠，升温至40℃，搅拌4小时。反应结束后，将混合物倒入至50g冰水混合物中，析出红色固体，过滤后收集滤饼。滤饼重新分散于60g去离子水中，氮气保护下滴加115g的10％氢氧化钠水溶液，滴加结束后升温至80℃并保持2小时，加入30.00g甲苯，继续加热至回流保持搅拌0.5小时，降温至10℃以下，过滤收集析出的白色固体使用15.00g甲苯和15.00g正己烷依此淋洗，产物为2-氨基-3-苯基-6-二乙基氨基荧烷，真空干燥后共4.53g，产率约61.40％，纯度高于99％(hplc面积法)，遇酸显紫色。
[0053]
2-叠氮-3-苯基-6-二乙基氨基荧烷的合成(r
1
和r
2
为乙基，r
3
为苯基)
[0054]
氮气保护下，向30ml乙醇中加入依照本例制备的2-氨基-3-甲基-6-二丁基氨基荧烷0.9251g，溶解后加入10ml工业盐酸降温至5℃，滴加2.1ml的10％亚硝酸钠水溶液，随后滴加1.2ml的15％叠氮化钠水溶液，整个滴加过程温度控制在5-10℃。反应结束后，加入24ml水和25ml二氯甲烷，使用二氯甲烷洗涤水相，收集有机相并干燥浓缩，得到2-叠氮-3-苯基-6-二乙基氨基荧烷共0.9122g，产率约93.4％，纯度高于99％(hplc面积法)，遇酸显品红色。
[0055]
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行
修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除