CN104327536A - 一种氧杂蒽荧光染料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种氧杂蒽荧光染料及其制备方法和应用，所述荧光染料为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，本发明的优点是：设计并合成一种氧杂蒽染料，该染料具有双螺环的六元环稠合体系，染料光学信号的释放受到双螺环结构的控制，螺环结构的开关调控整个分子结构中荧光团氧杂蒽环共轭体系(醌式体系形成或消失)，拓展其吸收和发射波长，使光学信号强度发生相应变化。进一步衍生化合成的异硫氰酸酯衍生物分子荧光探针对Hg2+响应快、选择性高、检测的灵敏度高，检测限低。总之，本发明提供了一种氧杂蒽染料的设计合成方法，并利用该染料为光学信号报告基团设计了检测Hg2+的分子荧光探针。
Description
技术领域
本发明属于荧光传感检测技术领域，涉及一种新型荧光分子探针材料合成及检测方法，尤其是一种新型氧杂蒽荧光染料分子及其探针材料的设计合成及应用。
背景技术
荧光分析技术作为现代分析化学中的一种重要方法，它是利用荧光分子探针作为光学信号试剂，通过探针材料与目标物的结合使荧光强度或波长等荧光光学信号发生改变的分析检测技术。随着计算机科学、光学成像技术及新型探针标记技术等方面的快速发展，极大推动了荧光分析技术在分子生物学、细胞生物学、医药和新药开发等领域的发展，而该技术的关键就是设计并合成满足各种检测目的的荧光分子探针材料。通过对荧光分子探针的特殊设计而实现高灵敏度、高选择性和原位实时检测等性能，可将微环境生化作用等变化信息转变为光信号，方便微环境性能的分析检测。探针的特性将直接影响到检测结果的准确性、灵敏性，因而开发适用于荧光标识的探针材料以满足不同检测领域的需求将对化学和生物分析检测具有重要的意义。
近年来发展了很多根据不同机理设计的荧光分子探针，其中有少数在生物体系中得到了应用。一些检测识别阳离子如Cu2+、Hg2+、Ca2+、Mg2+等的探针具有重要的生物学意义和医学价值。Hg2+是一种极具生理毒性的化学物质，它对人体的危害主要集中在中枢神经系统、消化系统和内脏器官，对呼吸系统、皮肤、血液及眼睛也有一定的影响。因此，设计这些物质的探针对于检测生物体内的小分子或者微环境的变化具有重要的意义。
目前，许多种类的荧光染料被应用于荧光分析检测领域中，如：荧光素、罗丹明衍生物因其固有的吸收波长和发射波长处于480 - 580 nm之间、pH依赖性、抗光漂白能力差、容易形成聚集体，以及斯托克斯位移小等局限性，使其在活体荧光成像中的应用受到限制。并且，荧光素和罗丹明衍生物分子探针仅含有一个螺环结构，探针通过被识别基团的诱导控制这个螺环结构，使氧杂蒽环螺环内酰胺结构发生开环和关环，以调控整个分子结构中荧光团氧杂蒽环共轭体系发生相应的改变(醌式体系形成或消失)，同时伴随着分子荧光的保持(ON型)或消失(OFF型)。罗丹明类衍生物的吸收和发射波长短，在480 - 580 nm之间，荧光素类衍生物具有自身的局限性，较小的Stoke位移，使得样品背景对荧光的干扰相对较大；荧光量子产率对pH值敏感，在生物体内的生理环境下荧光量子产率降低；特异选择性差并且亲脂性差，不宜渗入细胞，因而用于细胞的研究效果差。
因此，开发结构新颖的新型双螺环结构的氧杂蒽染料并拓展其吸收和发射波长达到550 nm以上，并利用在不同条件下，荧光染料在单个螺环开环和双螺环开环的异构体之间转化，这种结构转化使染料的共轭体系发生改变，对应溶液颜色、吸收和发射峰的波长及荧光强度发生变化，这种结构转化所产生的丰富光学信号变化信息对满足生物体内小分子检测和活体荧光成像标记具有非常重要的科学意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，开发出一种新型的具有双螺环结构氧杂蒽荧光染料并拓展其吸收和发射波长，提供一种氧杂蒽荧光染料及其衍生物分子探针的制备方法和应用。
本发明所述荧光染料是一种具有双螺环的六元环稠合体系，可在无荧光光学信号的螺环内酯异构体和具有荧光光学信号的开环共轭异构体之间转化。并进一步采用该染料衍生化合成氧杂蒽荧光染料异硫氰酸酯衍生物分子探针，该探针分子具有两个螺内酰胺基团，对检测Hg2+响应快、选择性高、检测灵敏度高，其制备方法简单易行、成本低，易于推广应用。
本发明的技术方案：
一种氧杂蒽荧光染料分子探针，为3’,3”-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，其化学结构式为：
一种所述氧杂蒽荧光染料的制备方法，步骤如下：
1)将2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和荧光素加入浓硫酸中搅拌均匀，避光加热，油浴温度95-100 ℃，反应3-5小后时冷却至室温；
2)将上述反应液冷却后倒入去离子水中搅拌并用氢氧化钠调节至中性，萃取干燥后减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，用柱层层析硅胶分离提纯，得到目标产物3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨。
所述2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和荧光素的摩尔比为1:1。
所述2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和荧光素的总重量与溶剂浓硫酸的重量比为1:22-1:32。
本发明所述的氧杂蒽荧光染料，其核心为双螺环结构的六元稠合体系，在不同的酸碱条件下，荧光染料在单个螺环开环和双螺环开环的异构体之间转化，这种结构转化使染料的共轭体系发生改变，对应溶液颜色、吸收和发射峰的波长及荧光强度发射变化。
一种所述氧杂蒽染料水合肼衍生物(中间产物)的制备方法，所述氧杂蒽染料水合肼衍生物化学结构式如下：
具体制备步骤是：
1)将上述得到的3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨和80%水合肼按照1:40-1:50的摩尔比加入到无水乙醇中，避光95-100℃，加热24-28小时后冷却至室温；
2)将上述反应液萃取干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶提纯，得到目标产物为白色固体。
所述3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨和80%水合肼的总重量与溶剂无水乙醇的重量比为1:10-12。
一种所述氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的制备方法，所述氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物化学结构式如下：
具体制备步骤是：
1)将上述得到的氧杂蒽染料水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，氮气保护，室温下搅拌24-28小时；
2)将上述反应液萃取干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶提纯，得到目标产物为粉红色固体，目标产物为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨-异硫氰酸酯。
所述氧杂蒽染料水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:5。
所述氧杂蒽染料水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯的总重量与N,N-二甲基甲酰胺的重量比为1:10-1:15。
一种所述氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的应用，用于汞离子的检测，方法是：将制备的染料氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物配制成浓度为5×10-3 M的溶液，将探针溶液加到检测对象中，使探针的浓度保持在10×10-6 M，混合均匀之后，立即用480 nm波长的光激发，测定溶液在580 nm波长的发射光谱，根据标准曲线确定汞离子这类物质的含量。
本发明所述的氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物，其核心为双螺环酰胺结构的分子探针，该氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物在原始状态下不发光，当探针和Hg2+作用时发生反应，形成新1,3,4-恶二唑发生强烈的荧光。该反应是基于螺环内酰胺的开环和关环两种结构体之间的转换，通过汞离子诱导形成氨基硫脲反应，脱去HgS成环反应，生成1,3,4-恶二唑，并促使氧杂蒽染料共轭体系的恢复而产生相应的光学信号。
本发明的优点和有益效果：
本发明设计并合成了一种新型氧杂蒽染料，该染料是一个具有双螺环的六元环稠合体系，染料光学信号的释放受到双螺环结构的控制，螺环结构的开关调控整个分子结构中荧光团氧杂蒽环共轭体系(醌式体系形成或消失)，拓展其吸收和发射波长，使光学信号强度发生相应变化。并进一步拓展了该染料作为光学信号报告基团在重金属离子的检测方面的应用。通过进一步衍生化合成的氧杂蒽荧光染料异硫氰酸酯衍生物分子探针可作为检测Hg2+的分子荧光探针材料，该探针材料对Hg2+响应快、选择性高、检测的灵敏度高，检测限可达到1×10-7 M的数量级。总之，本发明提供了一种新型氧杂蒽染料的设计合成方法，该类染料的制备方法简单易行、成本低；并利用该染料为光学信号报告基团设计了可作为检测Hg2+的分子荧光探针；同时，由于这类氧杂蒽染料设计的探针适用的pH值范围广，使其应用更加广泛。
附图说明
图1是探针连续滴定的荧光光谱。
具体实施方式
实施例1、氧杂蒽荧光染料分子探针的制备
具体方法如下：
所述氧杂蒽荧光染料分子探针为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，制备步骤如下：
1)将2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸(313 mg, 1 mmol)和荧光素(332 mg, 1 mmol)加入浓硫酸(8 mL)中搅拌。避光加热油浴温度95 ℃，反应5小时；
2)将上述反应液冷却至室温，倒入80 mL冰水中搅拌，用1.0 M氢氧化钠水溶液将反应液的pH调节至中性。然后，将混合溶液用二氯甲烷(50 mL)萃取多次。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，用柱层层析硅胶分离提纯。得到目标产物氧杂蒽荧光染料分子探针，为白色固体(487 mg)，产率为80%；熔点： 268-270 ℃。
1H NMR (400 MHz, CD3CN, ppm): 8.20 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.00 (d, J = 8.0 Hz, 1H ), 7.74-7.64 (m, 4H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.07 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.01 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.89 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.63-6.45 (m, 5H), 5.84 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 3.35 (m, J = 6.8 Hz, 4H), 1.13 (t, J = 6.8 Hz, 6H); 13C NMR (100 MHz, CD3CN, ppm): 171.1, 169.5, 154.7, 153.1, 152.1, 151.0, 149.7, 135.2, 134.9, 130.2, 129.7, 129.2, 128.5, 127.1, 125.5, 124.6, 124.4, 122.9, 114.8, 114.3, 113.3, 110.2, 109.4, 106.2, 104.5, 101.7, 96.8, 81.8, 44.1, 11.7. 。
实施例2、氧杂蒽荧光染料分子探针的制备
具体方法如下：
所述氧杂蒽荧光染料分子探针为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，步骤如下：
1)将2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸(344 mg, 1.1 mmol)和荧光素(398 mg, 1 .2mmol)加入浓硫酸(10 mL)中搅拌。避光加热油浴温度98 ℃，反应4小时；
2)将上述反应液冷却至室温，倒入80 mL冰水中搅拌，用1.0 M氢氧化钠水溶液将反应液的pH调节至中性。然后，将混合溶液用二氯甲烷(50 mL)萃取多次。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，用柱层层析硅胶分离提纯。得到目标产物氧杂蒽荧光染料分子探针，为白色固体(549 mg)，产率为82%；熔点： 268-270 ℃。
1H NMR (400 MHz, CD3CN, ppm): 8.20 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.00 (d, J = 8.0 Hz, 1H ), 7.74-7.64 (m, 4H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.07 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.01 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.89 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.63-6.45 (m, 5H), 5.84 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 3.35 (m, J = 6.8 Hz, 4H), 1.13 (t, J = 6.8 Hz, 6H); 13C NMR (100 MHz, CD3CN, ppm): 171.1, 169.5, 154.7, 153.1, 152.1, 151.0, 149.7, 135.2, 134.9, 130.2, 129.7, 129.2, 128.5, 127.1, 125.5, 124.6, 124.4, 122.9, 114.8, 114.3, 113.3, 110.2, 109.4, 106.2, 104.5, 101.7, 96.8, 81.8, 44.1, 11.7. 。
实施例3、氧杂蒽荧光染料分子探针的制备
具体方法如下：
所述氧杂蒽荧光染料分子探针为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，步骤如下：
1)将2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸(312 mg, 1 mmol)和荧光素(365 mg, 1.1 mmol)加入浓硫酸(12 mL)中搅拌。避光加热油浴温度100 ℃，反应3小时；
2)将上述反应液冷却至室温，倒入80 mL冰水中搅拌，用1.0 M氢氧化钠水溶液将反应液的pH调节至中性。然后，将混合溶液用二氯甲烷(50 mL)萃取多次。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，用柱层层析硅胶分离提纯。得到目标产物氧杂蒽荧光染料分子探针，为白色固体(481mg)，产率为79%；熔点： 268-270 ℃。
1H NMR (400 MHz, CD3CN, ppm): 8.20 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.00 (d, J = 8.0 Hz, 1H ), 7.74-7.64 (m, 4H), 7.15 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.07 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.01 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.89 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.63-6.45 (m, 5H), 5.84 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 3.35 (m, J = 6.8 Hz, 4H), 1.13 (t, J = 6.8 Hz, 6H); 13C NMR (100 MHz, CD3CN, ppm): 171.1, 169.5, 154.7, 153.1, 152.1, 151.0, 149.7, 135.2, 134.9, 130.2, 129.7, 129.2, 128.5, 127.1, 125.5, 124.6, 124.4, 122.9, 114.8, 114.3, 113.3, 110.2, 109.4, 106.2, 104.5, 101.7, 96.8, 81.8, 44.1, 11.7. 。
实施例4、氧杂蒽染料水合肼衍生物的制备
步骤如下：
1)将上述实施例1得到的3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨(366 mg, 0.6 mmol)和80%水合肼(1.5 mL)加入到无水乙醇(20 mL)中，避光回流加热，油浴温度95 ℃，加热回流28小时；
2)将上述反应液冷却至室温，倒入100 mL去离子水中搅拌。将混合溶液用二氯甲烷(50 mL)萃取。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷和甲醇(100:1)。得到目标产物氧杂蒽染料水合肼衍生物，为白色固体(229 mg)，产率为60%；熔点：276-277 ℃。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm): 7.96 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.77 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.56-7.46 (m, 4H), 7.11(d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.95 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.72 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.60 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.41-6.29 (m, 5H), 4.40-4.33 (m, 3H), 3.36-3.32 (m, 6H), 1.08 (t, J = 8.0 Hz, 6H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): 167.1, 165.4, 158.6, 153.1, 151.8, 150.6, 148.7, 133.1, 132.8, 131.6, 130.0, 129.2, 128.7, 128.2, 123.6, 123.3, 123.0, 122.5, 114.1, 112.8, 109.6, 109.0, 107.3, 105.6, 102.7, 97.3, 65.1, 64.0, 44.1, 12.9. 。
实施例5、氧杂蒽染料水合肼衍生物的制备
步骤如下：
1)将上述实施例2得到的3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨(397 mg, 0.65 mmol)和80%水合肼(1.8mL)加入到无水乙醇(22 mL)中，避光回流加热，油浴温度98 ℃，加热回流26小时；
2)将上述反应液冷却至室温，倒入100 mL去离子水中搅拌。将混合溶液用二氯甲烷(50 mL)萃取。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷和甲醇(100:1)。得到目标产物氧杂蒽染料水合肼衍生物，为白色固体(268 mg)，产率为65%；熔点：276-277 ℃。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm): 7.96 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.77 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.56-7.46 (m, 4H), 7.11(d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.95 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.72 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.60 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.41-6.29 (m, 5H), 4.40-4.33 (m, 3H), 3.36-3.32 (m, 6H), 1.08 (t, J = 8.0 Hz, 6H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): 167.1, 165.4, 158.6, 153.1, 151.8, 150.6, 148.7, 133.1, 132.8, 131.6, 130.0, 129.2, 128.7, 128.2, 123.6, 123.3, 123.0, 122.5, 114.1, 112.8, 109.6, 109.0, 107.3, 105.6, 102.7, 97.3, 65.1, 64.0, 44.1, 12.9. 。
实施例6、氧杂蒽染料水合肼衍生物的制备
步骤如下：
1)将上述实施例3得到的3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨(336 mg, 0.55 mmol)和80%水合肼(1.4mL)加入到无水乙醇(18 mL)中，避光回流加热，油浴温度100 ℃，加热回流24小时；
2)将上述反应液冷却至室温，倒入100 mL去离子水中搅拌。将混合溶液用二氯甲烷(50 mL)萃取。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷和甲醇(100:1)。得到目标产物氧杂蒽染料水合肼衍生物，为白色固体(222 mg)，产率为58%；熔点：276-277 ℃。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm): 7.96 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.77 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 7.56-7.46 (m, 4H), 7.11(d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.95 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.72 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 6.60 (d, J = 6.0 Hz, 1H), 6.41-6.29 (m, 5H), 4.40-4.33 (m, 3H), 3.36-3.32 (m, 6H), 1.08 (t, J = 8.0 Hz, 6H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): 167.1, 165.4, 158.6, 153.1, 151.8, 150.6, 148.7, 133.1, 132.8, 131.6, 130.0, 129.2, 128.7, 128.2, 123.6, 123.3, 123.0, 122.5, 114.1, 112.8, 109.6, 109.0, 107.3, 105.6, 102.7, 97.3, 65.1, 64.0, 44.1, 12.9. 。
实施例7、氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的制备
步骤如下：
1)将上述实施例4得到的氧杂蒽染料水合肼衍生物(159 mg, 0.25 mmol)和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯(200 μL, 1.25 mmol)加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF, 7 mL)中，氮气保护，室温搅拌28小时；
2)将上述反应液倒入50 mL去离子水中搅拌。将混合溶液用二氯甲烷(50 mL)萃取多次。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏得到粗产品，通过柱层层析硅胶分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷和甲醇(100:1)。得到纯的目标产物氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物，为粉红色固体(154 mg)，产率为60%；熔点：230-232 ℃。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm): 10.48 (s, 1H), 10.25 (s, 1H), 9.97 (s, 1H), 9.68 (s, 2H), 8.62 (s, 1H), 8.21 (d, J = 4.0 Hz, 2H), 8.05 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 7.82-7.67 (m, 6H), 7.47-7.28 (m, 4H), 7.13-7.05 (m, 3H), 6.51-5.89 (m, 6H), 5.28 (s,1H), 3.83 (s, 3H), 3.69 (s, 3H), 3.09-3.01 (m, 4H), 0.83 (t, J = 6.0 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): 180.6, 167.7, 159.1, 154.3, 152.9, 150.6, 149.1, 140.2, 139.8, 134.5, 133.9, 133.2, 132.8, 131.1, 130.2, 129.4, 125.0, 123.8, 108.7, 106.0, 102.6, 96.8, 66.0, 64.6, 44.0, 39.4.。
实施例8、氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的制备
步骤如下：
1)将上述实施例5得到的氧杂蒽染料水合肼衍生物(178 mg, 0.28 mmol)和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯(210 μL, 1.31 mmol)加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF, 6 mL)中，氮气保护，室温搅拌26小时；
2)将上述反应液倒入60 mL去离子水中搅拌。将混合溶液用二氯甲烷(60 mL)萃取多次。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏得到粗产品，通过柱层层析硅胶分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷和甲醇(100:1)。得到纯的目标产物氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物，为粉红色固体(181mg)，产率为63%；熔点：230-232 ℃。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm): 10.48 (s, 1H), 10.25 (s, 1H), 9.97 (s, 1H), 9.68 (s, 2H), 8.62 (s, 1H), 8.21 (d, J = 4.0 Hz, 2H), 8.05 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 7.82-7.67 (m, 6H), 7.47-7.28 (m, 4H), 7.13-7.05 (m, 3H), 6.51-5.89 (m, 6H), 5.28 (s,1H), 3.83 (s, 3H), 3.69 (s, 3H), 3.09-3.01 (m, 4H), 0.83 (t, J = 6.0 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): 180.6, 167.7, 159.1, 154.3, 152.9, 150.6, 149.1, 140.2, 139.8, 134.5, 133.9, 133.2, 132.8, 131.1, 130.2, 129.4, 125.0, 123.8, 108.7, 106.0, 102.6, 96.8, 66.0, 64.6, 44.0, 39.4.。
实施例9、氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的制备
步骤如下：
1)将上述实施例6得到的氧杂蒽染料水合肼衍生物(146 mg, 0.23 mmol)和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯(180 μL, 1.13 mmol)加入到N,N-二甲基甲酰胺(DMF, 5 mL)中，氮气保护，室温搅拌24小时；
2)将上述反应液倒入45 mL去离子水中搅拌。将混合溶液用二氯甲烷(45 mL)萃取多次。收集有机相用无水硫酸镁干燥，并减压蒸馏得到粗产品，通过柱层层析硅胶分离提纯，洗脱剂为二氯甲烷和甲醇(100:1)。得到纯的目标产物氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物，为粉红色固体(134 mg)，产率为57%；熔点：230-232 ℃。
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm): 10.48 (s, 1H), 10.25 (s, 1H), 9.97 (s, 1H), 9.68 (s, 2H), 8.62 (s, 1H), 8.21 (d, J = 4.0 Hz, 2H), 8.05 (d, J = 4.0 Hz, 1H), 7.82-7.67 (m, 6H), 7.47-7.28 (m, 4H), 7.13-7.05 (m, 3H), 6.51-5.89 (m, 6H), 5.28 (s,1H), 3.83 (s, 3H), 3.69 (s, 3H), 3.09-3.01 (m, 4H), 0.83 (t, J = 6.0 Hz, 3H); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): 180.6, 167.7, 159.1, 154.3, 152.9, 150.6, 149.1, 140.2, 139.8, 134.5, 133.9, 133.2, 132.8, 131.1, 130.2, 129.4, 125.0, 123.8, 108.7, 106.0, 102.6, 96.8, 66.0, 64.6, 44.0, 39.4.。
标准工作曲线的制备：
3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨-异硫氰酸酯
将上述制得的氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物10.2 mg溶解在2 mL的 N,N-二甲基甲酰胺中制成5×10-3 M的无色溶液，取200 μL上述溶液到100 mL容量瓶中，再加入乙醇与去离子水(1:1)混合溶液定容到100 mL而获得1×10-5 M的溶液。在20个3 mL样品瓶中分别加入1×10-5 M的溶液2 mL，然后依次加入0、0.25、0.5、1、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0当量的汞离子并混合均匀。采用520 nm的激发波长激发测定其荧光光谱。然后用580 nm处的荧光发射强度变化对[Hg2+]/[L]作图而得到标准工作曲线，其中I为探针与汞离子作用的荧光发射强度。
如图1所示探针连续滴定的荧光光谱，主体(10 μM)在EtOH: H2O (1:1, v/v)溶液中加入不同浓度的Hg2+得到的荧光光谱，插图为探针在580 nm的发射峰荧光强度随Hg浓度变化的曲线图，激发波长为520 nm。
(应用实例)：
利用氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物制成5×10-3 M的无色溶液，取200 μL上述溶液到100 mL容量瓶中，用乙醇与去离子水(1:1)混合溶液稀释为1×10-5 M的溶液，进行汞离子的检测。采用520 nm的激发波长激发测定其荧光发射光谱（参见图1）。然后用氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物加入汞离子后的混合溶液在580 nm处的荧光发射强度变化对[Hg2+]/[L]作图而得到标准工作曲线，其中I为探针与汞离子作用的荧光发射强度。
Claims (10)
1.一种氧杂蒽荧光染料，其特征在于：所述的氧杂蒽荧光染料为3’,3”-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨，化学结构式如下：
2.一种如权利要求1所述氧杂蒽荧光染料的制备方法，其步骤如下：
1)将2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和荧光素加入浓硫酸中搅拌均匀，避光加热，油浴温度95-100 ℃，反应3-5小时冷却至室温；
2)将上述反应液冷却后倒入去离子水中搅拌并用氢氧化钠调节至中性，萃取干燥后减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，用柱层层析硅胶分离提纯，得到目标产物3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨。
3.根据权利要求2所述氧杂蒽荧光染料的制备方法，其特征在于：所述2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和荧光素的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求2所述氧杂蒽荧光染料的制备方法，其特征在于：所述2-(4-二乙氨基-2-羟基苯甲酰基)苯甲酸和荧光素的总重量与溶剂浓硫酸的重量比为1:22-30。
5.一种氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物，其特征在于：为3’,3”-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨-异硫氰酸酯，化学结构式为
6.一种如权利要求5所述氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的制备方法，步骤如下：
1)将权利要求1所述的3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨和80%水合肼按照1:40-1:50的摩尔比加入到无水乙醇中，避光回流加热24-28小时；
2)将上述反应液萃取干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶提纯得到目标产物为氧杂蒽染料水合肼衍生物；
3)将步骤2）得到的氧杂蒽染料水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯加入到N,N-二甲基甲酰胺中，氮气保护，室温下搅拌24-28小时；
4) 将上述步骤3）反应液萃取干燥，并减压蒸馏除去溶剂得到粗产品，通过柱层层析硅胶提纯，得到目标产物为粉红色固体，目标产物为3’,3’’-二(氧代螺异苯并呋喃)-3-羟基-7-(二乙氨基)苯并吡喃-呫吨-异硫氰酸酯。
7.根据权利要求6所述氧杂蒽异硫氰酸酯衍生物的制备方法，其特征在于：步骤3）所述氧杂蒽水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯的摩尔比为1:5。
8.根据权利要求6所述氧杂蒽异硫氰酸酯衍生物的制备方法，其特征在于：步骤3）所述氧杂蒽水合肼衍生物和甲基-2-异硫氰基苯甲酸甲酯的总重量与溶剂N,N-二甲基甲酰胺的重量比为1:10-15。
9.一种如权利要求5所述氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物的应用，用于汞离子的检测。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于具体应用方法是：将所述的探针材料氧杂蒽染料异硫氰酸酯衍生物配制成浓度为5×10-3 M的溶液，将探针溶液加到检测对象中，使探针的浓度保持在10×10-6 M，混合均匀之后，立即用480 nm波长的光激发，测定溶液在580 nm波长的发射光谱，根据标准曲线确定汞离子这类物质的含量。
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