CN103304548B

CN103304548B - 一种n’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN103304548B
Application number: CN201310007753.0A
Authority: CN
Inventors: 冯锋; 万齐华; 白云峰; 田茂忠
Original assignee: Shanxi Datong University
Current assignee: Shanxi Datong University
Priority date: 2013-01-09
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2033-01-09
Also published as: CN103304548A

Abstract

本发明属于含杂环的香豆素类化合物技术领域，具体涉及一种N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素化合物。本发明的目的在于提供一种荧光灵敏度高、选择性好的香豆素化合物。制备方法为：将4-（二乙氨基）-水杨醛在哌啶、乙酸的条件下与丙二酸二乙酯反应生成7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯，7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯在碱性条件下进行酯的水解反应，调节pH值为酸性得到7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸，再将7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸与2,6-二氨基吡啶进行酰胺反应制备得到N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素。

Description

一种N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于含杂环的香豆素类化合物技术领域，具体涉及一种N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素化合物。

背景技术

香豆素类化合物是自然界中广泛存在的一类重要天然杂环化合物，具有独特的生物活性和优异的光学特性。香豆素类化合物的母核苯并吡喃是没有荧光的无色物质，但取代后的香豆素衍生物，特别是7位上引入给电子基团，3或4位上引入吸电子基团后，形成推拉电子体系，便得到强荧光物质。而2,6-二氨基吡啶含有较多氮原子，选择性配位能力较强，可以用来构造荧光有机分子。将7位取代上二乙氨基的香豆素结构和2,6-二氨基吡啶结合起来，形成推拉电子体系，增强了试剂的荧光特性，从而可望合成了一种灵敏度高、选择性好的新型荧光试剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种荧光灵敏度高、选择性好的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素化合物。

本发明的另一个目的在于提供上述化合物的制备方法和应用。

本发明N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的分子结构式为：

本发明N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的制备方法为：将4-（二乙氨基）-水杨醛在哌啶、乙酸的条件下与丙二酸二乙酯反应生成7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯，7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯在碱性条件下进行酯的水解反应，调节pH值为酸性得到7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸，再将7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸与2,6-二氨基吡啶进行酰胺反应制备得到N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素。

本发明N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素具体的制备方法为：将4-（二乙氨基）-水杨醛在哌啶、乙酸的条件下与丙二酸二乙酯搅拌回流2.5～3h，反应生成7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯，7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯在碱性条件下进行酯的水解反应，调节pH值为2～3，得到7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸，再将7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸与2,6-二氨基吡啶在加入活化3A分子筛的条件下进行酰胺反应4～6h，制备得到N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素。

本发明N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素作为荧光试剂应用于金属离子的荧光检测。

本发明制备得到的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素可以作为荧光试剂，应用于ethanol/H₂O(95/5,v/v)介质中Fe³⁺的荧光检测，是在ethanol/H₂O(95/5,v/v)介质中检测Fe³⁺的高灵敏度、高选择性荧光试剂。

本发明制备得到的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素还可以作为荧光试剂对细胞进行成像分析和对细胞内的Fe³⁺进行响应。

本发明制备得到的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素具有以下优点：

（1）、7位取代上二乙氨基的香豆素结构和2,6-二氨基吡啶结合起来，形成推拉电子体系，得到一种具有强荧光的化合物；

（2）、N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素具有酰胺，氨基吡啶结构，香豆素3位羰基氧原子，酰胺仲氨氮原子，吡啶氮原子及其2位伯胺氮原子，和水溶液中的硝酸根与金属离子配位后，其荧光量子产率降低，是高灵敏度、高选择性的荧光试剂；

（3）、制备方法简单，不会因为缩合剂产生的副产物而导致难以提纯，成本低廉，性能稳定。

附图说明

图1是7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯的红外光谱图；

图2是7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯的核磁共振谱图；

图3是7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸的红外光谱图；

图4是7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸的核磁共振谱图；

图5是N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的红外光谱图；

图6是N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的核磁共振谱图；

图7是实例2的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素作为荧光试剂在ethanol/H2O(95/5,v/v)介质中检测Fe³⁺荧光光谱图；

图8是实例2的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素作为荧光试剂在ethanol/H2O(95/5,v/v)介质中检测Fe³⁺线性关系图；

图9是实施例3的荧光成像图。

具体实施方式

实施例1

一种N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的分子结构式为：

具体制备方法为：

1)、7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯的制备：将4.5g4-（二乙氨基）-水杨醛溶解于25mL乙醇，加入4.5mL丙二酸二乙酯、3滴哌啶、1滴乙酸，水浴回流搅拌2.5h，冷却后加入20mL水，冷却至-5℃，抽滤，用50％的冰乙醇溶液洗涤，干燥后用50％的乙醇溶液重结晶得纯产品7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯，产率为43.4％；

经红外光谱、核磁共振谱和元素分析检验与目标产物7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯吻合，具体谱图分析如下：

红外光谱见图1：FT-IR(KBr压片)v/cm^-1：从图1中可以看出3027为Ar-H的吸收峰，2975为-CH₃吸收峰，1755为内酯C=O吸收峰，1701为-COEt中C=O吸收峰，1615，1592，1513为苯环骨架吸收峰，1422位-C=CH-吸收峰，1222有-C-O-吸收峰；

核磁共振谱见图2：从图2中可以看出¹H NMR(400MHz,CDCl₃)：δ8.41(s,1H,-C=CH),7.34(m,1H,ArH),6.59(d,J=8.9Hz,1H,ArH),6.44(d,J=2.1Hz,1H,ArH),4.35(d,J=7.1Hz,2H,-CH₂-),3.43(q,J=7.1Hz,4H,-CH₂-),1.37(t,J=7.1Hz,3H,-CH₃),1.21(t,J=7.1Hz,6H,-CH₃)；

元素分析：元素分析(C₁₆H₁₉NO₄)测定值(％;理论值)：C67.96(66.42),N5.00(4.84),H6.528(6.62)。

2)、7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸的制备：将2.5g7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸乙酯溶于12mL乙醇中，加入10mL10％的NaOH溶液，水浴回流搅拌15min，用浓盐酸调节混合液的pH值为2，冷却，抽滤，用50％的冰乙醇溶液洗涤，干燥后用50％的乙醇溶液重结晶得纯产品7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸，产率为71.2％；

经红外光谱、核磁共振谱和元素分析检验与目标产物7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸吻合，具体谱图分析如下：

红外光谱见图3：FT-IR(KBr压片)v/cm^-1：从图3中可以看出3110为Ar-H的吸收峰，2986为-CH₃吸收峰，2924为-OH吸收峰，1735为内酯C=O吸收峰，1667为-COOH中C=O吸收峰，1620，1566，1511为苯环骨架吸收峰，1420位-C=CH-吸收峰，1357有C-N吸收峰，1263为C-O吸收峰；

核磁共振谱见图4：从图4中可以看出¹H NMR(400MHz,CDCl₃)：δ12.52(s,1H,-OH),8.57(s,1H,-C=CH),7.62(d,J=9.0Hz,1H,ArH),6.78(d,J=8.9Hz,1H,ArH),6.55(s,1H,Ar-H),3.46(q,J=6.81Hz,4H,-CH₂-),1.11(q,J=6.9Hz,6H,-CH₃)；

元素分析：元素分析(C₁₄H₁₅NO₄)测定值(％;理论值)：C64.92(64.35),N5.44(5.36),H5.876(5.78)。

3)、N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的制备：将0.23g7-（二乙氨基）-香豆素-3-甲酸溶解于10mL二氯甲烷，加入0.10g2,6-二氨基吡啶，0.8g活化后的3A型分子筛，密封，室温搅拌反应5h，旋干，用二氯甲烷和甲醇混合液过柱，得N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素，产率65.9％。

经红外光谱、核磁共振谱和元素分析检验与目标产物N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素吻合，具体谱图分析如下：

红外光谱见图5：FT-IR(KBr压片)v/cm^-1：从图5中可以看出3430处为酰胺-NH-吸收峰，3335处有伯胺-NH₂吸收峰，3130处为Ar-H的吸收峰，1708处为内酯C=O吸收峰，酰胺-CONH-与-C=C-共轭，导致酰胺-CONH-中C=O的吸收峰强度增大并且蓝移至1612，1509和1400为苯环骨架吸收峰；

核磁共振谱见图6：从图6中可以看出¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆)：δ8.58(s,-C=CH),7.64(d,J=9.0Hz,1H,ArH),7.02(t,J=7.8Hz,1H,ArH),6.80(d,J=9.0Hz,1H,ArH),6.58(s,1H),5.61(d,J=7.8Hz,2H),5.39(s,3H,-NH),3.49(q,J=6.9Hz,4H,-CH₂),1.14(d,J=7.0Hz,6H,-CH₃),1.18(t,J=6.6Hz,6H,-CH₃)；元素分析(C₁₉H₂₀N₄O₃)测定值(％;理论值)：C64.94(64.79),N16.22(15.91),H5.98(5.72)。

实施例2

于10mm的比色皿中加入1.7×10^-5mol/L的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素溶液3mL,用注射器加入不同体积的1.0×10^-3mol/L金属离子Fe³⁺，于λ_ex/λ_em=447nm/487nm处测其荧光光谱，具体见图7，发现随着Fe³⁺浓度的增加荧光强度逐渐降低，且降低的荧光强度值在10～50μM范围内呈现良好的线性关系，线性方程为F₀-F/F₀=255.6+1.6×10⁷C，线性相关系数R=0.9932(n=12)，具体见图8。

实施例3

于细胞培养皿中,依次加入1mL的小鼠小胶质细胞溶液，1.7×10^-5mol/L的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素溶液，然后以细胞培养基溶液定容，在37℃的条件下培养10～12h，离心，用PBS缓冲溶液(pH7.4)洗涤3次，分别加入的13μM，16.7μM和47μM的Fe³⁺，以细胞培养基定容，在37℃的条件下培养5～10min，离心，用PBS缓冲溶液(pH7.4)洗涤3～5次，加入EDTA(100μM)，以细胞培养基溶液定容，在37℃的条件下培养10～15min，离心，用PBS缓冲溶液(pH7.4)洗涤3～5次，用荧光显微镜(Olympus-dp71)分别观察不同方法处理过的细胞的荧光成像，N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素能够对细胞内的三价铁离子进行良好的响应，具体见图9。图9a为小鼠小胶质细胞荧光成像图，可以看出小鼠小胶质细胞在荧光显微镜下不呈现荧光。当加入定量荧光试剂N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素共培育后呈现蓝绿色荧光，具体见图9b。取被染色的小鼠小胶质细胞分别与13μM（图9c），16.7μM（图9d）和47μM（图9e）的Fe³⁺共培育，发现蓝绿色荧光随着Fe³⁺量的增加荧光降低，且肉眼可辨，将经Fe³⁺处理后的细胞与定量EDTA共培育后，发现荧光得以恢复，具体见图9f。

Claims

1.一种N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素，其特征是：其分子结构式为：

2.权利要求1所述的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的制备方法，其特征是：将4-(二乙氨基)-水杨醛在哌啶、乙酸的条件下与丙二酸二乙酯反应生成7-(二乙氨基)-香豆素-3-甲酸乙酯，7-(二乙氨基)-香豆素-3-甲酸乙酯在碱性条件下进行酯的水解反应，调节pH值为酸性得到7-(二乙氨基)-香豆素-3-甲酸，再将7-(二乙氨基)-香豆素-3-甲酸与2,6-二氨基吡啶进行酰胺反应制备得到N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素。

3.权利要求1所述的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的应用，其特征是：作为荧光试剂应用于金属离子的荧光检测。

4.根据权利要求3所述的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的应用，其特征是：作为荧光试剂在体积比为95/5的乙醇/H₂O介质中检测Fe³⁺。

5.根据权利要求3所述的N’-(2-氨基吡啶)-7-二乙氨基-3-甲酰胺-香豆素的应用，其特征是：作为荧光试剂在细胞成像分析。