CN113999247B

CN113999247B - 一种荧光酮类试剂的制备方法

Info

Publication number: CN113999247B
Application number: CN202111293336.8A
Authority: CN
Inventors: 刘丽敏; 叶思彤; 石建军; 周旋; 王宁芳; 张帆; 崔亮霞
Original assignee: Anhui University of Science and Technology
Current assignee: Anhui University of Science and Technology
Priority date: 2021-11-03
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2023-04-07
Anticipated expiration: 2041-11-03
Also published as: CN113999247A

Abstract

本发明公开一种荧光酮类试剂的制备方法，属于有机化学领域，主要是以间苯二酚、苯甲醛为原料，以对甲苯磺酸为催化剂，在微波反应器中进行反应，经过后期处理，得到荧光酮类试剂。该荧光酮类试剂分子具有刚性、平面和共轭大π键结构，容易吸收紫外、可见光并接受激发产生荧光。其显色反应功能团为分子两端的邻二羟基或邻羟鲲基，它们能与多种金属离子配位形成闭合螯合环，生成稳定的络合物。与传统方法相比，本发明采用的微波加热技术，具有反应速率快，温度易于控制，副反应少，产品纯度高，节能环保等优点，在工业生产中应用十分广泛。

Description

一种荧光酮类试剂的制备方法

技术领域

本发明属于有机化学领域，具体涉及一种荧光酮类试剂的制备方法。

背景技术

荧光素独特的光物理性被广泛应用于冶金、考古学、农业、矿物学、环境化学、分子生物学、细胞生物学、分子遗传学、肿瘤学和信息科学，单个分子检测、荧光标记和激光染料等众多领域。传统制备荧光酮的方法主要是采用加热套加热回流，然而其存在温度不宜控制，反应所需时间较长，副反应较多，产品纯度不高，且反应中出现的SO₂有毒气体难以处理等缺点，大大限制了荧光试剂的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种荧光酮类试剂的制备方法，该方法具有反应速率快，温度易于控制，副反应少，产品纯度高，节能环保等优点，可广泛应用于工业生产中。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种荧光酮类试剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将间苯二酚、苯甲醛和对甲苯磺酸混合，然后加入微波反应器中进行反应，反应停止后冷却至室温，得到生成物；

2)将生成物碱洗至pH为12，待反应物全部溶解后，用酸性溶液调节pH至3，减压抽滤，得到的滤饼水洗至pH为6，得到粗产品；

3)将粗产品烘干，用有机溶剂进行溶解，重结晶三次，即得荧光酮类试剂。

进一步地，步骤1)所述间苯二酚与苯甲醛的质量体积比为2g：1mL。

进一步地，步骤1)所述对甲苯磺酸用量为间苯二酚质量的1-2％。优选为1.5％。

进一步地，步骤1)所述微波加热器功率为195-325W，优选为260W。

所述反应时间为25-35min，优选为30min。

进一步地，步骤2)所述碱洗所用溶液为质量分数10％的氢氧化钠溶液。

进一步地，步骤2)所述酸性溶液为质量分数为36％的盐酸溶液。

进一步地，步骤3)所述有机溶剂为丙酮或乙醇。

本发明还提供一种利用上述制备方法得到的荧光酮类试剂。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明制备的荧光酮类试剂分子具有刚性、平面和共轭大π键结构，容易吸收紫外、可见光并接受激发产生荧光。其显色反应功能团为分子两端的邻二羟基或邻羟鲲基，它们能与多种金属离子配位形成闭合螯合环，生成稳定的络合物性。利用微波技术，使被加热体内部分子做高频往复运动，无需热传导，可使被加热体内部和表面同时受热，受热均匀。本发明通过探索得出最佳反应条件，优化反应顺序，高效的制备出荧光酮类试剂，且荧光酮类试剂纯度高。

本发明采用的微波法比其他用于辐射加热的电磁波，例如红外线，远红外线等波长更长，因此具有更好的穿透性。微波透入介质时，由于介质损耗引起介质温度的升高，使介质材料内部、外部几乎同时加热升温，形成体热源状态，大大缩短了常规加热中的热传导时间，且在介质损耗因数与介质温度呈负相关时，物料内外加热均匀一致。

与传统方法相比，本发明采用的微波加热技术，具有反应速率快，温度易于控制，副反应少，产品纯度高，节能环保等优点，在工业生产中应用十分广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1反应流程图；

图2为本发明实施例1制备的荧光酮类试剂的红外光谱图；

图3为本发明实施例1制备的荧光酮类试剂的核磁共振(¹HNMR)图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

一种荧光酮类试剂的制备方法，包括以下步骤：

准确量取间苯二酚4.6g、苯甲醛2.3mL于250mL平底烧瓶中，加入不同质量比的催化剂(催化剂对甲苯磺酸用量为反应物质量的1-2％)，连接回流装置并接入微波反应器中，设定时间和功率，反应完全后将生成物移入大烧杯中，加入质量分数为10％的氢氧化钠溶液，碱洗至pH值为12左右，逐滴加入浓盐酸，调节pH值至3左右，减压抽滤，去离子水洗涤，直至pH至为6。干燥，称重，采用丙酮或乙醇重结晶三次。多次实验探索反正最优催化剂用量，时间和微波功率。

微波加热器功率为195-325W。

反应时间为25-35min。

实施例1

准确量取间苯二酚4.6g、苯甲醛2.3mL于250mL平底烧瓶中，加入不同质量比的催化剂对甲苯磺酸。连接回流装置并接入微波反应器中，设定时间和功率。反应完全后将生成物移入大烧杯中，加入质量分数为10％氢氧化钠溶液，碱洗至pH值为12左右，逐滴加入浓盐酸，调节pH值至3左右，减压抽滤，去离子水洗涤，直至pH至为6左右。干燥，称重。粗产品用丙酮或乙醇溶解重结晶三次，即为荧光酮类试剂。多次实验探索反应最优催化剂用量，时间和微波功率。

图1为本发明反应流程图。

在固定初始投料比(间苯二酚与苯甲醛的质量体积比为2g：1mL)的前提条件下，以微波功率，加热时间，催化剂用量(催化剂对反应物质量的百分比)为三因素设置三水平正交实验，见表1。

表1三要素三水平正交实验表

共需9组实验，通过正交实验结果看出，项目1产品收率为20％，收率低的原因是由于微波功率较低，加热时间短所导致的，纯度为89％，项目2产品收率为53％，纯度为95％，项目3产品收率为51％，纯度为90％，由此可以看出，最佳反应条件为：微波功率260W、加热时间30min、催化剂用量为反应物间苯二酚质量的1.5％。

图2为本实施例项目2制备的荧光酮类试剂的红外光谱图，从图中可以看出，产物中的特征峰在红外光谱中都能找到，说明合成了荧光酮类试剂物质。

图3为本实施例项目2制备的荧光酮类试剂的核磁共振(¹HNMR)图。从图中可以看出，化学位移在8.0ppm左右有1个氢的单峰，归属为产物的羟基氢原子；化学位移在7.0-7.5ppm左右有6个氢原子的多重峰为呫吨环上的6个氢原子；化学位移在6.8ppm左右有5个氢的多重峰为苯基上的氢原子，综上，符合化产物的预期结构。

实施例2

传统方法：

取4.6g(0.04mol)间苯二酚，0.069g对甲苯磺酸(用量为反应物质量的1.5％)于三口瓶中，向其中逐滴加入2.2mL苯甲醛，控制反应温度为100-120℃，搅拌反应2h。向反应液中加入质量分数为5％的NaOH溶液，直至生成物完全溶解，用盐酸调节体系pH为3，静置1h后抽滤得固体，加入去离子水洗涤沉淀至滤液pH为7，固体置于烘箱中干燥8h，采用乙醇-水(V_乙醇：V_去离子水＝1：4)重结晶，离心得到橙色微晶粉末，70℃下干燥8h，即得荧光酮类试剂，收率为26％，纯度为87％。

实施例3

传统方法：

对苯醌与乙酸酐在浓硫酸催化下合成偏三酚三乙酸酯(产率76％)，然后偏三酚三乙酸酯与醛在70-80℃反应6h，室温放置三周，得到的荧光酮类试剂产率30.2％。

此种方法虽然简化了提纯步骤，但是反应时间长，中间用到剧毒对苯醌，且催化剂是浓硫酸。

以下对比例中采用实施例1中的最佳反应条件：微波功率260W、加热时间30min、催化剂用量为反应物间苯二酚质量的1.5％。

对比例1

同实施例1，区别在于，将催化剂对甲苯磺酸替换成浓磷酸。检测得出，荧光酮类试剂收率为23％，纯度为78％。

对比例2

同实施例1，区别在于，将间苯二酚替换成邻苯二酚，再加入苯甲醛。检测得出，荧光酮类试剂收率为19％，纯度为75％。

对比例3

同实施例1，区别在于，将苯甲醛替换成甲醛。检测得出，荧光酮类试剂收率为29％，纯度为87％。

对比例4

同实施例1，区别在于，设定微波功率100W。检测得出，荧光酮类试剂收率为20％，纯度为87％。

对比例5

同实施例1，区别在于，设定微波功率380W。检测得出，荧光酮类试剂收率为22％，纯度为88％。

对比例6

同实施例1，区别在于，设定加热时间为50min。检测得出，荧光酮类试剂收率为49％，纯度为90％。

对比例7

同实施例1，区别在于，催化剂用量为反应物质量的3％。检测得出，荧光酮类试剂收率为50％，纯度为90％。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要求的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种荧光酮类试剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

1)将间苯二酚、苯甲醛和对甲苯磺酸混合，微波加热条件下进行反应，反应停止后冷却至室温，得到生成物；

3)将粗产品烘干，用有机溶剂重结晶三次，即得荧光酮类试剂；

所述微波加热条件：功率为260W，所述反应时间为30min；

步骤1)所述间苯二酚与苯甲醛的质量体积比为2g：1mL；

步骤1)所述对甲苯磺酸用量为间苯二酚质量的1-2％。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述碱洗所用溶液为质量分数10％的氢氧化钠溶液。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)所述酸性溶液为质量分数为36％的盐酸溶液。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)所述有机溶剂为丙酮或乙醇。