CN105017040A - 神经毒剂及其类似物的检测试剂及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及神经毒剂及其类似物的检测试剂及方法，具体涉及下式I和II的化合物、含有所述化合物的检测组合物或高分子薄膜、含有所述组合物或高分子薄膜的检测试剂盒、所述化合物的制备方法及检测沙林活与其相关的危险物质的方法，式I和II中各基团的定义如文中所述。
Description
技术领域
本发明涉及神经毒剂尤其是沙林及其类似物的检测试剂及检测方法。
背景技术
沙林是一种大规模杀伤性武器。它可以通过皮肤或者呼吸道被人体吸收，进一步抑制乙酰胆碱酯酶、导致神经系统麻痹而对受害人产生伤害(Somani,S.M.Chemical Warfare Agents:Academic Press,San Diego,1992)。受国际化学武器公约约束，沙林被用于大规模军事用途的可能性相对较低，自从二战被发明以来，仅在两伊战争时期曾有军事使用。但沙林被用于针对平民的恐怖袭击是是非常现实严重的威胁。1994至1995年两年间，沙林曾三次被用于恐怖袭击，造成平民伤亡。据报导，沙林毒剂在近期的叙利亚内战也曾被使用，并造成超过1000的平民伤亡，其中很多是妇女和儿童。((Report of the SpecialistsAppointed by the Secretary-General to Inuestigate Allegations by the IslamicRepublic of Iran Concerning the Use of Chemical Weapons.UN Document S/16433,Mar26,1984；Morita,H.；Yanagisawa,N.；Nakajima,T.；Shimizu,M.；Hirabayashi,H.；Okudera,H.；Nohara,M.；Midorikawa,Y.；Mimura,S.Lancet1995,346,290-293；McCauley,L.A.；Rischitellie,G.；Lambert,W.E.；Lasarev,M.；Sticker,D.L.；Spencer,P.S.Int.J.Occup.Med.Environ.Health2001,7,79-89.(d)Ember,L.Chem Eng.News2004,82,24,15.(e)Rouhi,A.M.Chem.Eng.News201391,39,3.)。因此，针对沙林及其类似物开发有效检测方法有重要的实际意义。(Focused reviews:(a)Eubanks,L.M.；Dickerson,T.J.；Janda,K.D.Chem.Soc.Rev.,2007,36,458-470.(b)Royo,S.；R.；Sancenón,F.；Costero,A.M.；Parra,M.；Gil,S.Chem.Soc.Rev.,2007,36,4839-4847.(c)Burnworth,M.；Rowan,S.J.；Weder,C.Chem.Eur.J.,2007,13,7827-7836.(d)Kim,K.；Tsay,O.G.；Atwood,D.A.；Churchill,D.G.Chem.Rev.,2011,111,5345–5403.(e)Sambrook,M.R.；Notman,S.Chem.Soc.Rev.,2013,42,9251-9267.(f)Ajami,D.；Rebek,Jr.,J.Org.Biomol.Chem.,2013,11,3936-3942.)。
沙林长期储放会逐渐分解，并且毒性太大，所以储备困难。因此，在实践中大量储备的是它的两个合成前体，即甲基膦二氟(2)和异丙醇(图1，Norlin,R.；Lindberg,G.J.Label.Compd.Radiopharm.2003,46,599-604)。在使用前，甲基膦二氟和异丙醇混合就可即刻现场生成剧毒的沙林毒剂。因此，针对沙林的检测方法还必须能同时检测甲基膦二氟(2)。此外，甲基膦二氟(2)也可以很容易的通过市售的甲基膦酸(4)合成，即通过甲基膦酸(4)与亚硫酰氯(SOCl2)或草酰氯(C2O2Cl2)进行氯化，再用NaF或HF进行氟化制备得到。因此，在未授权的场所发现保有亚硫酰氯(SOCl2)、草酰氯(C2O2Cl2)和甲基膦二氯(3)等时，也应警惕沙林相关的恐怖活动。化合物6、7等也有和SOCl2、C2O2Cl2等有很类似的化学性质，有酰化甲基膦酸(4)的能力，因此也应列入检测范围。但迄今为止还没有报导方法可以同时检测沙林、甲基膦二氟(2)、SOCl2，C2O2Cl2，甲基膦二氯(3)、6和7。
本申请提供这样的一个化学小分子探针，可以用于检测上述化合物。
发明内容
本发明提供用于检测沙林及其前体的化合物。
本发明化合物可如下式I所示：
式中，
R9可以是OH或NR7R8；
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；和
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R9是NR7R8。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立为H、卤素和C1-C3直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立为H。
在一个具体实施方式中，R7和R8各自独立选自C1-C4直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立为H，R9是NR7R8，和R7和R8各自独立选自C1-C3直链或支链烷基。
在一个具体实施例中，所述式I化合物为：
本发明还包括下式II化合物：
式中，
X为H、Y为CHO，或X为CHO、Y为H；
R1、R2、R3和R4各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；
R9选自OH或NR7R8；和
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R9是NR7R8。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立选自H、卤素和C1-C3直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4都是H。
在一个具体实施方式中，R7和R8各自独立选自C1-C4直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，X为CHO，Y为H。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4都是H，R9是NR7R8，和R7和R8各自独立选自C1-C3直链或支链烷基，X为CHO，Y为H。
在一个具体实施方式中，式II化合物为：
本发明包括含有本发明化合物的组合物，该组合物还可含有溶解所述化合物的溶剂，例如氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、硝基苯、乙腈等。
在一个具体实施方式中，本发明化合物在检测组合物中的浓度为30-100μM，例如40-80μM、50-60μM不等。
本发明也提供检测用高分子薄膜，所述薄膜含有本发明的化合物。
在一个具体实施方式中，所述高分子薄膜材料是聚苯乙烯。
在一个具体实施方式中，高分子薄膜中化合物的含量可为5-100ppm，例如5-50ppm、5-30ppm、5-20ppm、15ppm等。
本发明还包括检测试剂盒，该试剂盒含有本发明的化合物或组合物或高分子薄膜。本发明的试剂盒用于检测沙林及与其相关的危险物质，包括但不限于化合物沙林、2、3、6、7、SOCl2和C2O2Cl2等。
本发明还包括上述式I化合物的制备方法，包括使下式III与式IV化合物在碱的存在下反应，从而获得式I化合物，
式III、IV和I中，
Z为卤素；
R9可以是OH或NR7R8；
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；和
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R9是NR7R8。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立选自H、卤素和C1-C3直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4都是H。
在一个具体实施方式中，R7和R8各自独立选自C1-C4直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，X为CHO，Y为H。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4都是H，R9是NR7R8，和R7和R8各自独立选自C1-C3直链或支链烷基，X为CHO，Y为H。
在一个具体实施例中，适用于上述方法的碱包括但是不限于氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、三乙胺、二乙基异丙基胺。
在一个具体实施例中，反应还可在反应溶剂中进行。合适的反应溶剂包括但不限于高沸点、非质子性溶剂包含但是不限于二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、乙腈(CH3CN)、1,4-二氧六环。
本发明还包括上述式II化合物的制备方法，包括使式V和式VI、或式VII和式VIII在碱的存在下反应，从而制备得到式II化合物：
上述式V、VI、VII、VIII和II中，
Z为卤素；
X为H、Y为CHO，或X为CHO、Y为H；
R1、R2、R3和R4各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；
R9选自OH或NR7R8；和
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R9是NR7R8。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4各自独立选自H、卤素和C1-C3直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4都是H。
在一个具体实施方式中，R7和R8各自独立选自C1-C4直链或支链烷基。
在一个具体实施方式中，X为CHO，Y为H。
在一个具体实施方式中，R1、R2、R3和R4都是H，R9是NR7R8，和R7和R8各自独立选自C1-C3直链或支链烷基，X为CHO，Y为H。
在一个具体实施例中，适用于上述方法的碱包括但是不限于氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、三乙胺和二乙基异丙基胺。
在一个具体实施例中，反应还可在反应溶剂中进行。合适的反应溶剂包括但不限于高沸点、非质子性溶剂，例如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、乙腈(CH3CN)、1,4-二氧六环或其任意混合物。
本发明还包括沙林或与其相关的危险物质的检测方法，包括：
将怀疑含有沙林或与其相关的危险物质的样品与本发明的化合物相接触；和
检测接触后所得混合物颜色、紫外可见吸收值或者荧光发射强度的变化；
其中，若肉眼观测时，溶液颜色由无色变粉色，紫外可见谱在563纳米处吸收增强，荧光发射谱在573纳米处发射强度增大，则表明存在沙林或与其相关的危险物质。
在一个具体实施例中，可用肉眼观察接触后混合物颜色的变化，也可采用紫外可见分光光度计或者荧光分光光度计检测紫外可见吸收值或者荧光发射强度。
在一个具体实施例中，所述与沙林相关的危险物质包括甲基膦二氟、SOCl2、C2O2Cl2、甲基膦二氯、二乙基氯化膦和氯代磷酸二乙酯中的一种或多种。
在一个具体实施例中，本发明化合物可以溶液的形式提供，该溶液可用有机溶剂配制。合适的有机溶剂包括但是不限于在氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、或硝基苯。
在一个具体实施例中，本发明化合物也可以以高分子薄膜的形式提供，其中，本发明化合物附着于或含于所述薄膜中。
在一个具体实施例中，该化合物在检测溶液中的浓度为30-100μM，例如40-80μM、50-60μM不等。
在一个具体实施例中，薄膜中化合物的含量可为5-100ppm，例如5-50ppm、5-30ppm、5-20ppm、15ppm等。
附图说明
图1显示了与沙林威胁相关的化合物。其中，1为沙林，2为甲基膦二氟，3为甲基膦二氯，4为甲基膦酸，5为甲基膦异丙酯，6为二乙基氯化膦，7为氯代磷酸二乙酯；1和2为直接威胁，3、SOCl2和(COCl)2为潜在威胁，6和7为类似物。
图2显示本发明探针分子NA570的结构及其检测原理，其中，X-为卤素阴离子，R和R’为烷基、烷氧基或卤素原子。
图3a显示在含NA570(50μM)的各种溶剂中加入10当量的PO(OEt)2Cl后的荧光增强效果，λ吸收＝563nm，λ发射＝573nm。图中，各曲线从上到下依次对应于氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、硝基苯、四氢呋喃、乙酸乙酯和二甲亚砜。
图3b显示加入PO(OEt)2Cl前30分钟和加入后30分钟吸收和荧光发射谱(λ发射＝550nm)。
图4a显示加入与沙林威胁相关的各种化合物(50μM)之后NA570溶液的荧光增强情况(0－1800秒)。图中，各曲线从上到下依次对应于PO(OEt)2Cl(7)、POEt2Cl(6)、C2O2Cl、SOCl2、POMeCl2(3)和POME(OH)2(4)。
图4b显示加入各种分析物之后信号的剂量依赖性增强。
图4c显示加入5μM的PO(OEt)2Cl后的荧光增强情况(0－18秒)，NA570的浓度为50μM。
图5显示加入5μM的PO(OEt)2Cl后的荧光增强情况(0－3600秒)，NA590的浓度为50μM。
图6显示化合物NA570的1H-NMR图谱。
图7显示化合物NA570的13C-NMR图谱。
图8显示化合物NA590的1H-NMR图谱。
图9显示化合物NA590的13C-NMR图谱。
具体实施方式
本发明涉及沙林活与其相关的危险物质的检测，包括式I和II所示的化合物、含有所述化合物的组合物、高分子薄膜、检测试剂盒，所述化合物的制备，及检测方法。
可用本发明化合物、方法、组合物和试剂盒检测的与沙林相关的危险物质包括但不限于甲基膦二氟、SOCl2、C2O2Cl2、甲基膦二氯、二乙基氯化膦和氯代磷酸二乙酯。本发明可检测上述物质中的一种或多种。在未授权的场所发现保有上述相关物质，应警惕沙林相关的恐怖活动。
本发明式I化合物中，R9优选为NR7R8。R7和R8各自优选为C1-C4烷基，更优选为C1-C3烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基等。R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立选自H、卤素和C1-C3直链或支链烷基。
在优选的实施例中，R9为NR7R8，R7和R8各自独立为C1-C3烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基等，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立选自H。
本发明式II化合物中，优选R9是NR7R8。R7和R8各自独立选自C1-C4直链或支链烷基，更优选为C1-C3烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基等。
优选地，X为CHO，Y为H。
式II中，优选R1、R2、R3和R4各自是H、卤素和C1-C3直链或支链烷基，更优选为H。
在优选的式II中，R1、R2、R3和R4都是H，R9是NR7R8，和R7和R8各自独立选自C1-C3直链或支链烷基，X为CHO，Y为H。
本发明中，“卤素”指氟、氯、溴和碘。
本发明提高包含上述式I和/或II化合物的组合物或者高分子薄膜。组合物可以是溶液的形式，通常溶剂可选自氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、硝基苯和乙腈。高分子薄膜材料可选自聚苯乙烯。
组合物及高分子薄膜中化合物的种类不限，可以是一种或数种本发明式I和/或式II化合物。例如，可以是本发明化合物NA570和NA590的组合。若是数种化合物，本领域技术人员也可根据实际的检测情况确定数种化合物在组合物或高分子薄膜中的比例，例如可以是等比例。
优选的溶剂可以是氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷和硝基苯。虽然本发明优选溶液仅含有一种溶剂，但含有数种溶剂的组合也包括在本发明范围之内。
本发明化合物在检测溶液中的浓度可为30-100μM，例如40-80μM、50-60μM不等。本发明化合物在高分子薄膜中的含量可为5-100ppm，例如5-50ppm、5-30ppm、5-20ppm、15ppm等。
本发明还包括检测试剂盒，该试剂盒含有本发明的化合物或组合物或高分子薄膜。本发明的试剂盒用于检测沙林及与沙林有关的物质，包括但不限于化合物沙林、2、3、6、7、SOCl2和C2O2Cl2等。
本发明的检测试剂盒中还可包括其它适用于检测沙林及与沙林有关的物质(例如甲基膦二氟、SOCl2、C2O2Cl2、甲基膦二氯、二乙基氯化膦和氯代磷酸二乙酯)的各种容器、器皿、试剂等，以及指导技术人员使用该试剂盒进行检测的说明书。
本发明式I化合物的制备可如以下流程1所示，包括使下式III与式IV化合物在碱的存在下反应，从而获得式I化合物，
流程1
式III、IV和I中，Z为卤素，R1-R9如前文所定义。
适用于上述方法的碱包括但是不限于氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、三乙胺、二乙基异丙基胺。
反应还可在反应溶剂中进行。合适的反应溶剂包括但不限于高沸点、非质子性溶剂，例如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、乙腈(CH3CN)、1,4-二氧六环等。
反应可在加热的情况下进行。例如，反应温度通常在100-160℃，例如130-150℃。可根据实际反应情况确定反应时间及反应温度。
例如，在制备本发明化合物NA570的方法中，可将化合物9、化合物10和碱Na2CO3在DMF中的混合物加热到140℃左右，同时持续搅拌6小时。由此可生成化合物NA570。
可采用本领域常规的技术手段纯化获本发明式I化合物。例如，可将反应产物冷却到室温，滤除固体。减压下除去溶剂(如DMF)，获得粘性残留物后，使用例如石油醚和EtOAc(20：1，v/v)混合物进行快速层析，以对该残留物进行纯化，即可获得纯的本发明式I化合物。
本发明式II化合物的制备方法可如以下流程2和3所示，包括使式V和式VI、或式VII和式VIII在碱的存在下反应，从而制备得到式II化合物：
流程2
流程3
上述式V、VI、VII、VIII和II中，Z为卤素，R1-R4、R9、X和Y如前文所述。
适用于上述方法的碱包括但是不限于氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钾、碳酸钠、三乙胺、二乙基异丙基胺。
反应还可在反应溶剂中进行。合适的反应溶剂包括但不限于高沸点、非质子性溶剂，例如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜(DMSO)、乙腈(CH3CN)、1,4-二氧六环等。
反应可在加热的情况下进行。例如，反应温度通常在100-160℃，例如130-150℃。可根据实际反应情况确定反应时间及反应温度。
可采用本领域常规的技术手段纯化获本发明式II化合物。例如，可将反应产物冷却到室温，滤除固体。减压下除去溶剂(如DMF)，获得粘性残留物后，使用例如石油醚和EtOAc(20：1，v/v)混合物进行快速层析，以对该残留物进行纯化，即可获得纯的本发明式II化合物。
本发明还包括沙林或与其相关的危险物质的检测方法，包括：
将怀疑含有沙林或与其相关的危险物质的样品与本发明的化合物相接触；和
检测接触后所得混合物颜色、紫外可见吸收值或者荧光发射强度的变化；
其中，肉眼观测时，溶液颜色由无色变粉色，紫外可见谱563在纳米处吸收增强，或荧光发射谱在573纳米处发射强度增大，表明存在沙林或与其相关的危险物质。
可用肉眼观察接触后混合物颜色的变化，也可采用紫外可见分光光度计或者荧光分光光度计检测紫外可见吸收值或者荧光发射强度。
所述与沙林相关的危险物质包括甲基膦二氟、SOCl2、C2O2Cl2、甲基膦二氯、二乙基氯化膦和氯代磷酸二乙酯中的一种或多种。
以下将以具体实施例的方式阐述本发明。实施例中所用试剂、方法，除非另有说明，否则按本领域已知的方法使用和实施。
实施例
一般方法
从Energy Chemicals,Ltd购得各种化学物质。从Titan Scientific购得分析级的溶剂，包括DCM、EtOAc和石油醚。所有化学物质和溶剂都直接使用。用BrukerAV-400分光计获得1H-NMR和13C-NMR数据。化学位移参照残留溶剂峰，以ppm表示。用Micromass GCT分光计获得HRMS数据。在SHIMADZU UV-2600UV-vis分光计上获得吸收谱。用PTI-QM4steady-stead荧光计(带有75W Xenon弧光灯和R928PMT)检测荧光激发和发射谱。激发和发射间隔设为2nm，所有发射光谱根据不同波长的PMT敏感性校正。通过使用微注射器将等量的各种反应物质的原液加到NA570溶液(50μM，氯苯)中而进行荧光滴定研究。
实施例1
4-(二乙基氨基)-2-(3-(二乙基氨基)苯氧基)苯甲醛(NA570)的合成。
将化合物9(1g，6.05mmol)、化合物10(1g，3.9mmol)和Na2CO3(620mg，6.05mmol)在40mL DMF中的混合物加热到140℃，同时持续搅拌6小时。然后将混合物冷却到室温，滤除固体。减压下除去DMF，获得粘性残留物，使用石油醚和EtOAc(20：1，v/v)混合物进行快速层析，对该残留物进行纯化，流出物为NA570(1.04g，无色固体)，产率为78％。
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ10.15(s,1H),7.80(d,J＝8.0Hz,1H),7.13(t,J＝8.0Hz,1H),6.44(d,J＝8.0Hz1H),6.42(d,J＝8.0Hz,1H),6.40(d,1H),6.25(dd,J＝8.0Hz1H),6.07(d,J＝2.4Hz,1H),3.32(m,8H),1.14(m,12H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):δ187.0,162.2,158.3,153.6,149.5,130.2,129.9,115.9,107.3,106.8,105.2,102.499.9,44.8,44.4,12.6,12.5；
EI-HRMS(m/z):[M+H]+C21H28N2O2，计算值340.2151；实际值340.2153。
NA570的1H-NMR图谱和13C-NMR图谱参见附图6－7。
实施例2
按照实施例1的方法制备化合物NA590，不同之处是使用3-羟基多洛尼定代替3-二乙氨基苯酚。NA590的1H NMR、13C NMR和HRMS数据如下所示：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ9.89(s,1H),7.46(s,1H),7.04(t,J＝8.0Hz,1H),6.33(d,J＝8.0Hz1H),6.32(d,J＝4.0Hz,1H),5.97(dd,J＝8Hz,1H),3.32(m,6H),3.26(t,J＝8Hz,2H),2.78(t,J＝8Hz,2H),2.59(t,J＝8Hz,2H),1.99(m,2H),1.89(m,2H),1.16(t,J＝8Hz,6H)；
13C NMR(100MHz,CDCl3):δ187.71,160.60,154.60,149.42,149.10,130.04,126.12,117.94,117.35,112.81,105.68,101.49,98.89,50.05,49.68,44.41,27.39,21.39,21.01,20.66,12.57；
HRMS[M+H]+:365.2232。
NA590的1H NMR和13C NMR图谱如附图8-9所示。
实施例3
在一系列非质子溶剂中通过NA570与PO(OEt)2Cl(7)之间的反应验证了本发明探针的有效性。将10当量PO(OEt)2Cl加到NA570溶液(50μM)之后，用荧光计监控焦宁B(8)形成的动力学。在氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、或硝基苯中，加入PO(OEt)2Cl后，荧光由基线即刻升高。在随后2小时的监控中，信号强度稳定增加(图3a)。与之相反，在四氢呋喃、乙酸乙酯和二甲亚砜中，信号强度要低得多，表明具有亲核氧原子的溶剂不是理想的工作介质。基于这些结果，选用氯苯进行进一步的研究。记录在氯苯中加入PO(OEt)2Cl前30分钟和加入后30分钟溶液的吸收和发射谱(图3b)。加入PO(OEt)2Cl前，NA570溶液在超过400nm时无吸收，即是无色的，在563nm无激发背景荧光。加入30分钟后，通过其特殊的粉红色(最大吸收在563nm处)或强烈的黄橙色荧光(最大发射在573nm处)即可很容易捕获到原位产生的焦宁B(8)。
然后，发明人检测了氯苯中的NA570对指示直接或潜在沙林威胁的化合物组〔即甲基膦二氯(3)、二乙基氯化膦(6)、氯代磷酸二乙酯(7)、SOCl2和C2O2Cl2〕。令人惊讶的是，所有这些化合物(1当量)都产生了荧光信号(图4a)。在第1个150秒，信号强度为7>6≈C2O2Cl2>SOCl2≈3。然后，C2O2Cl2和3的信号增强逐渐放缓，而其余的信号继续在整个检测过程中(1800秒)稳定增加。而无毒性的甲基膦酸(4)即使在高达100倍的过量浓度的情况下也未诱导任何信号增强。此外，滴定结果显示，由这些化合物引起的信号强度是浓度依赖性的(图4b)。这表明NA570不仅具有定性而且具有定量功能。虽然NA570的检测动力学比现有的羟肟稍慢，但是，前10秒NA570的信号增强足以确定地检测到与沙林相关的化学物质的存在。例如，加入5μM的氯代磷酸二乙酯(7)，在10秒内产生的荧光信号为背景信号的45倍(图4c)。
实施例4
基于和实施例3中NA570相同的检测方法，发现NA590也对1当量的PO(OEt)2Cl有明显的响应。图5显示了其检测结果。
因此和NA570一样在检测沙林及相关的化合物(如前所述)上有潜在价值。
讨论
虽然基于荧光的探针高度敏感，且使用荧光计检测非常方便，但在没有荧光计或无法检测的情况下还是需要颜色变化。因此，从实际应用看，对相关化学物质能产生比色及荧光方面的信号还是非常具有吸引力的。此外，当探针产生零背景信号时(通过典型的染料－接头受体原理通常不容易获得零背景信号)，能产生所需的光学检测敏感性。这些考虑促使发明人开发新颖的设计原理，在此，我们称该原理为“共价组装”。“共价组装”原理的基础特征是染料中产生颜色的推拉偶联骨架在探针中被拆分成两个部分，这两个部分通过化学级联反应，尤其是感兴趣的分析物引发的化学级联反应而共价聚集，从而恢复形成染料。这一特征确保了零背景上比色信号和荧光信号的产生，并因此最终产生高的检测敏感性。“共价组装”原理的另一重要特征是探针结构不复杂，且易于合成。通常并不容易合成具有正确化学结构的染料，而且携带染料骨架的多步级联反应更是具有挑战性。“共价组装”型探针使用感兴趣的分析物来原位合成然后，从而减少合成方面的努力。
神经毒剂的现有探针通常依赖于脂族羟基(Van Houten,K.A.；Heath,D.C.；Pilato,R.S.J.Am.Chem.Soc.,1998,120,12359-12360；Zhang,S.-W.；Swager,T.M.J.Am.Chem.Soc.,2003,125,3420-3421；Dale,T.J.；Rebek,Jr.,R.J.Am.Chem.Soc.,2006,128,4500-4501；Costero AM,Gil S,Parra M,Mancini PM,R,Sancenón F,Royo S.Chem.Commun.,2008,6002-6004；Costero AM1,Parra M,Gil S,Gotor R,Mancini PM,R,SancenónF,Royo S.Chem.Asian J.,2010,5,1573-1585；Wu,X.；Wu,Z.；Han,S.Chem.Commun.,2011,47,11468-11470；Gotor R1,Costero AM,Gil S,Parra M,R,Sancenón F.Chem.Eur.J.,2011,17,11994-11997；Wu,W.-H.；Dong,J.-J.；Wang,X.；Li,J.；Sui,S.-H.；Chen,G.-Y.；Liu,J.-W.；Zhang,M.Analyst2012,137,3224-3226；Ana M.Costero1,Margarita Parra1,Salvador Gil1,Raúl Gotor1,Ramón2,3,Félix Sancenón2,3and Santiago Royo2,3.Eur.J.Org.Chem.,2012,4937-4946；Wu,Z.；Wu,X.；Yang,Y.；Wen,T.；Han,S.Bioorg.Med.Chem.Lett.,2012,22,6358-6361；Xuan,W.；Cao,Y.；Zhou,J.；Wang,W.Chem.Commun.,2013,49,10474-10476)、羟肟(Wallace,K.J.；Fagbemi,R.I.；Folmer-Andersen,F.J.；Morey,J.；Lynth,V.M.；Anslyn,E.V.Chem.Commun.,2006,3886-3888；Dale,T.J.；Rebek,Jr.,J.Angew.Chemie.Int.Ed.,2009,48,7850-5852；Pardasani,D.；Tak,V.；Purohit,A.K.；Dubey,D.K.Analyst,2012,137,5648-5653；Walton,I.；Davis,M.；Munro,L.；Catalano,V.J.；Cragg,P.J.；Huggins,M.T.；Wallace,K.J.Org.Lett.,2012,14,2686-2689.)或胺(Bencic-Nagale,S.；Sternfeld,T.；Walt,D.R.J.Am.Chem.Soc.,2006,128,5041；Royo S1,CosteroAM,Parra M,Gil S,R,Sancenón F.Chem.Eur.J.,2011,17,6931-6934)对缺电子磷中心的亲核攻击。但是，这些现有探针不易于通过该共价-聚集体原理而被偶联。因此，本发明采用了插苯(phenylogous)Vilsmeier-Haack反应，并合成了本发明的化合物NA570。神经毒剂、其模拟物和前体的高度缺电子的磷中心预计能激活NA570中的4-二乙基氨基苯甲醛，使其受到相邻的二乙基苯胺的亲核攻击，并最终形成焦宁B(8)，后者是一种高吸收性和荧光性吨染料(氯苯中，ε＝83,000cm-1·M-1，φ＝0.64)。可通过市售获得的3-二乙基氨基苯酚(9)和2-溴-4-二乙基氨基苯甲醛(10)即可容易获得NA570，产率为78％。NA570如果受光和酸保护，则长时间稳定。在完成本发明过程中未发现NA570降解。
如先前的报道所述，氟取代的磷中心要比氯取代的类似物反应更快(VanHouten,K.A.；Heath,D.C.；Pilato,R.S.J.Am.Chem.Soc.,1998,120,12359-12360；Zhang,S.-W.；Swager,T.M.J.Am.Chem.Soc.,2003,125,3420-3421)。因此，用NA570检测前述试剂(尤其是6和7)的可行性也表明沙林及其前体(2)应能产生比其它所测试的化合物更强的信号和更高的敏感性。
虽然已以具体实施例的方式阐述了本发明，但应理解，上述具体实施例仅仅是阐述性的，并不用于限定本发明的保护范围。在不偏离本申请的精神的情况下对本发明做出的任何修改，都应包括在本发明的范围之内。
Claims (10)
1.下式I所示的化合物：
式中，
R9为OH或NR7R8；
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；和
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
2.如权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立为H，R9是NR7R8，和R7和R8各自独立选自C1-C3直链或支链烷基。
3.下式II所示的化合物：
式中，
X为H、Y为CHO，或X为CHO、Y为H；
R1、R2、R3和R4各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；
R9选自OH或NR7R8；和
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
4.如权利要求3所述的化合物，其特征在于，R1、R2、R3和R4都是H，R9是NR7R8，和R7和R8各自独立选自C1-C3直链或支链烷基，X为CHO，Y为H。
5.如权利要求1或3所述的化合物，其特征在于，所述化合物选自：
6.一种检测用组合物或高分子薄膜，其特征在于，所述组合物含有权利要求1－5中任一项所述的化合物和溶解所述化合物的溶剂，所述高分子薄膜含有权利要求1－5中任一项所述的化合物，优选地，所述溶剂选自氯苯、二氯甲烷、二氯乙烷、四氢呋喃、硝基苯、乙腈或其任意组合。
7.一种检测试剂盒，其特征在于，所述试剂盒含有权利要求1－5中任一项所述的化合物或权利要求6所述的组合物。
8.下式I化合物的制备方法，包括使下式III与式IV化合物在碱的存在下反应，从而获得式I化合物，
式III、IV和I中，
Z为卤素；
R9为OH或NR7R8；
R1、R2、R3、R4、R5和R6各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
9.下式II化合物的制备方法，其特征在于，所述方法包括使式V和式VI、或式VII和式VIII在碱的存在下反应，从而制备得到式II化合物：
上述式V、VI、VII、VIII和II中，
Z为卤素；
X为H、Y为CHO，或X为CHO、Y为H；
R1、R2、R3和R4各自独立选自H、卤素和C1-C6直链或支链烷基；
R9选自OH或NR7R8；和
R7和R8各自独立选自C1-C6直链或支链烷基。
10.一种检测沙林或与其相关的危险物质的方法，其特征在于，所述方法包括：
将怀疑含有沙林及其相关危险物质的样品与本发明的化合物相接触；和
检测接触后所得混合物颜色、紫外可见吸收值或者荧光发射强度的变化；
其中，若肉眼观测时，溶液颜色由无色变粉色、紫外可见谱在563纳米处吸收增强、或荧光发射谱在573纳米处发射强度增大，则指示存在沙林或与其相关的危险物质。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109358029A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-19 | 东北林业大学 | 一种用于神经毒气类似物检测的吖啶类荧光材料 |
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1699832A2 (en) * | 2003-12-08 | 2006-09-13 | The Research Foundation Of State University Of New York | Site selectively tagged and templated molecularly imprinted polymers for sensor applications |
| CN101082594A (zh) * | 2007-07-06 | 2007-12-05 | 清华大学 | 物质成分测定装置 |
| CN101186700A (zh) * | 2007-12-25 | 2008-05-28 | 电子科技大学 | 一种聚硅氧烷有机膦毒剂敏感材料及其制备方法 |
| CN101353437A (zh) * | 2008-09-17 | 2009-01-28 | 淮海工学院 | 侧链支载希夫碱的聚苯乙烯功能高分子材料及其制备方法 |
| CN101353436A (zh) * | 2008-09-17 | 2009-01-28 | 淮海工学院 | 聚苯乙烯功能高分子材料及其制备方法 |
| CN102352053A (zh) * | 2011-10-13 | 2012-02-15 | 吉林大学 | 构筑基于聚合物薄膜的蛋白图案化结构的方法 |
| CN102675531A (zh) * | 2011-03-07 | 2012-09-19 | 孟子晖 | 有机磷毒剂检测用分子印迹光子晶体 |
-
2014
- 2014-04-22 CN CN201410163047.XA patent/CN105017040B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1699832A2 (en) * | 2003-12-08 | 2006-09-13 | The Research Foundation Of State University Of New York | Site selectively tagged and templated molecularly imprinted polymers for sensor applications |
| CN101082594A (zh) * | 2007-07-06 | 2007-12-05 | 清华大学 | 物质成分测定装置 |
| CN101186700A (zh) * | 2007-12-25 | 2008-05-28 | 电子科技大学 | 一种聚硅氧烷有机膦毒剂敏感材料及其制备方法 |
| CN101353437A (zh) * | 2008-09-17 | 2009-01-28 | 淮海工学院 | 侧链支载希夫碱的聚苯乙烯功能高分子材料及其制备方法 |
| CN101353436A (zh) * | 2008-09-17 | 2009-01-28 | 淮海工学院 | 聚苯乙烯功能高分子材料及其制备方法 |
| CN102675531A (zh) * | 2011-03-07 | 2012-09-19 | 孟子晖 | 有机磷毒剂检测用分子印迹光子晶体 |
| CN102352053A (zh) * | 2011-10-13 | 2012-02-15 | 吉林大学 | 构筑基于聚合物薄膜的蛋白图案化结构的方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| IAN WALTON ETAL: "A Fluorescent Dipyrrinone Oxime for the Detection of Pesticides and Other Detection of Pesticides and Other Organophosphates", 《ORG. LETT.》 * |
| WEI-HUI WU ETAL: "Fluorogenic and chromogenic probe for rapid detection of a nerve agent simulant DCP", 《ANALYST》 * |
| WEIMIN XUAN ETAL: "A FRET-based ratiometric fluorescent and colorimetric probe for the facile detection of organophosphonate nerve agent mimic DCP", 《CHEM. COMMUN.》 * |
| 王光荣: "神经性毒剂"沙林"及其检测", 《化工时刊》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109358029A (zh) * | 2018-11-15 | 2019-02-19 | 东北林业大学 | 一种用于神经毒气类似物检测的吖啶类荧光材料 |
| CN110922568A (zh) * | 2019-10-28 | 2020-03-27 | 吉林大学 | 一种荧光聚合物及其制备方法、传感器及其应用、标准荧光卡片 |
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