CN117534621A - 一种基于三苯胺衍生物响应次氯酸的荧光探针制备方法 - Google Patents

一种基于三苯胺衍生物响应次氯酸的荧光探针制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于三苯胺的聚集诱导猝灭荧光材料的制备方法及应用，涉及有机诱导发光技术领域。本发明设计了一种新颖的ClO‑探针:wo作为一种以三苯胺为骨架的化合物,是以三苯胺醛基和盐酸羟胺为反应原料,醛基可与羟胺反应被保护为肟，在温和条件下，肟可以被ClO‑快速氧化，从而重新回到醛基的状态。因此具有较高的应用价值。且其制备方法产率高，合成工艺方法简单，易于使用，适合工业化生产。

Description

一种基于三苯胺衍生物响应次氯酸的荧光探针制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型含有三苯胺结构荧光探针小分子的合成及性质研究
背景技术
次氯酸盐不仅仅是一种简单的消毒剂。更重要的是，次氯酸盐作为一类重要的活性氧，可以杀死入侵的细菌和病原体，并维持生物体胞内氧化还原平衡过量的次氯酸盐会破坏身体功能，导致各种疾病，包括关节炎、神经元变性、肝损伤、动脉粥样硬化、心血管疾病和癌症。因此，通过检测微量次氯酸盐的变化，是早期发现和治疗相关疾病的基础。各种分析方法如色谱法、电化学法、安培法和库仑法已被开发用于检测次氯酸盐，并显示出良好的结果。但其固有的操作设备复杂、耗时长、成本高、精度低等缺点阻碍了其在生物领域的应用。荧光探针因其具有灵敏度高、选择性强、合成简单、响应时间短、体内体外检测等优点，越来越受到人们的重视。
探针wo作为一种以三苯胺为骨架的新型荧光探针，不仅具有灵敏度高、选择性强、合成简单、响应时间短、体内体外检测等优点，而且其对次氯酸响应具有较强的选择性。
发明内容
本发明目的是为了提供一种体内外检测痕量次氯酸的方法，该方法具有灵敏、快速、简捷、易操作等优点。
本发明的另一目的在于提供一种易于制备的基于三苯胺的肟基化合物，其化学结构如下所示：
本发明另一方面提供上述含三苯胺荧光基团的肟基化合物的合成方法，其制备方法如下所示：
其制备方法包括以下步骤：
S1：制备化合物a1-a4；
S2：将适量化合物a4、4-甲酰基苯硼酸和Pd(PPh3)4混合，再将除氧的THF溶液和K2CO3水溶液混合后抽真空80℃下回流搅拌12h，去体系中多余的 THF 溶液，用 DCM萃取，再用无水 MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得到粗产物，最后分离提纯得到黄色固体；
S3：将制备好的化合物a4溶于乙醇，再将盐酸羟胺、乙酸钠溶于水混合后缓慢加入乙醇搅拌，加入几滴冰乙酸后抽真空在80℃下反应3h，反应结束后EA、DCM过滤，后收集滤饼得到所述化合物。
根据权利要求1所述的化合物的制备方法，其特征在于，所述的化合物a1-a4由以下方法得到：
1）化合物a1的合成：将邻苯二甲酸二甲酯与过量的水合肼二者均匀混合，并溶于乙醇中利用超声使其溶解，在加热回流搅拌，反应 5h 后在室温下冷却，抽滤并干燥，得淡黄色的固体。
2）化合物a2的合成：将化合物 a1与 POCl3溶液混合后并利用超声使其溶解，然后加热回流并搅拌一段时间，将反应停止后将圆底烧瓶放在室温下进行冷却，通过减压蒸馏的方式除掉多余的 POCl3，然后向加入 CH3OH 溶液，这时会有沉淀析出，接下来进行抽滤，并且用 CH3OH 洗涤滤饼，最后收集滤液并浓缩干燥。
3） 化合物a3的合成：将化合物 a2、4-（二苯基氨基）苯硼酸和 Pd(PPh3)4混合，再将除氧的 THF 溶液及 K2CO3水溶液加入圆底烧瓶中，将整个反应装置抽真空后用 N2充满，升温回流搅拌，反应结束后，除去体系中多余的 THF 溶液，萃取，再用无水 MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得到粗产物，最后进行分离提纯，中间体 a3 为黄色固体。
4）化合物a4的合成：将化合物a3、4-甲酰基苯硼酸和Pd(PPh3)4加入200 mL圆底烧瓶中，再将除氧的 THF 溶液及K2CO3水溶液加入圆底烧瓶中80℃下回流搅拌，反应结束后，除去体系中多余的 THF 溶液，用 DCM萃取，再用无水 MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得到粗产物，最后分离提纯，得到黄色固体。
根据权利要求1所述的荧光探针wo的制备方法, 其特征在于, K2CO3水溶液为2摩尔浓度。
根据权利要求1所述的荧光探针wo的制备方法, 其特征在于, K2CO3溶液和除氧THF溶液比例控制在1:1。
根据权利要求1所述的荧光探针wo的制备方法, 其特征在于,反应阶段要严格无氧。
附图说明
图1是实施例1制备的荧光探针wo的核磁共振氢谱图；
图2是实施例1制备的荧光探针wo紫外吸收光谱图；
图3是实施例1制备的荧光探针wo的不同溶剂配比下的荧光发射光谱图；
图4是实施例1制备的荧光探针wo的荧光光谱检测图；
图5是实施例1制备的荧光探针wo的线性拟合曲线图；
图6是实施例1制备的荧光探针wo的响应时间荧光强度图谱；
图7是实施例1制备的荧光探针wo在不同pH下荧光强度图谱；
图8是实施例1制备的荧光探针wo在加入不同离子的荧光强度图谱；
图9是实施例1制备的荧光探针wo与不同离子和次氯酸共存下荧光强度光谱图。
实施方式
下面对本发明实施例作具体详细的说明，本实施例在本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
实施例1
一种荧光探针的制备方法，具体包括如下步骤：
将1g邻苯二甲酸二甲酯与 15ml 过量的水合肼二者均匀混合，并溶于乙醇中利用超声使其溶解，在 80℃加热回流搅拌，反应 5h 后在室温下冷却，抽滤并干燥，得淡黄色的固体，产量约为 0.75g，产率约为 90%。
将化合物 a1（1 g，6.167 mmol）与 POCl3（15ml）溶液混合后加入至 250ml 圆底烧瓶中并利用超声使其溶解，然后加热回流并搅拌控制反应条件为106 ℃，反应时间为10h，将反应停止后将圆底烧瓶放在室温下进行冷却，通过减压蒸馏的方式除掉多余的POCl3，然后向加入 CH3OH 溶液，这时会有沉淀析出，接下来进行抽滤，并且用 CH3OH 洗涤滤饼，最后收集滤液并浓缩干燥。用硅胶柱色谱法提纯时展开剂为 DCM∶PE=2.5∶1。中间体a2 为黄色固体约为 1.043g，产率经计算约为 85%。
将化合物 a2(1g，5.024mmol)、4-（二苯基氨基）苯硼酸(1.45g，5.024mmol)和 Pd(PPh3)4(290mg，0.2512mmol)加入至 200mL 圆底烧瓶中，再将除氧的 THF 溶液及 2M 的K2CO3水溶液各 25mL 加入圆底烧瓶中，将整个反应装置抽真空后用 N2充满，80℃下回流搅拌 12h，反应结束后，除去体系中多余的 THF 溶液，用 DCM 萃取，再用无水 MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得粗产物，最后用硅胶柱色谱法进行分离提纯，展开剂为 EA：PE=1：2。中间体 a3 为黄色固体约为 0.92g，产率经计算约为 45%。
将化合物a3 (1g, 2.457mmol)、4-甲酰基苯硼酸 (1.102g, 7.371mmol)和Pd(PPh3)4(141mg 0.1228mmol) 加入200 mL圆底烧瓶中，再将除氧的 THF 溶液及 2M 的K2CO3水溶液各 25mL 加入圆底烧瓶中80℃下回流搅拌12h，反应结束后，除去体系中多余的THF 溶液，用 DCM萃取，再用无水 MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得粗产物，最后用硅胶柱色谱法进行分离提纯，展开剂EA:PE=1:20得到黄色针状固体约为0.45g，产率约为50％。
将中间体a4(0.3g)溶于乙醇与盐酸羟胺(27.82mg)溶于水，乙酸钠(32.83mg)溶于水混合后缓慢加入乙醇搅拌，加入几滴冰乙酸后通氮气在80摄氏度下反应3h，反应结束后用DCM、EA过滤后收集滤饼得到产物0.23g，命名为wo，产率约为85％。1H NMR (400 MHz,DMSO-d6) δ 11.46 (s, 1H), 8.31 (s, 1H), 8.20 (d, J = 7.2 Hz, 1H), 8.06 (q, J= 7.9 Hz, 4H), 7.84 (q, J = 8.4 Hz, 5H), 7.72 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.40 (t, J= 7.8 Hz, 5H), 7.19 (d, J = 7.6 Hz, 4H), 7.15 (dt, J = 6.4, 2.6 Hz, 5H).
实施例1制备的荧光探针wo如图1所示。
实施例1制备的荧光探针wo, 测试了探针wo在不同极性的溶剂中紫外-可见吸收光谱图，如图2所示荧光探针在DMF，DMSO，THF中的紫外吸收光谱。结果显示以DMSO为溶剂时摩尔消光系数ε的最大，实验误差最小。故选择DMSO为溶剂。
实施例1制备的荧光探针wo, 探究了在DMSO与PBS缓冲溶液(pH = 7.4)的不同比例下的光谱性质。研究结果表明，探针最大吸收波长在552nm左右。如图3所示，探针在体系DMSO：PBS=9：1时荧光强度最高。
实施例1制备的荧光探针wo, 将荧光探针的母液与pH = 7.4 DMSO: PBS=9：1（v/v）溶液混合，配制荧光探针的检测液浓度为10-5μM。在激发波长380 nm 条件下，加入不同浓度的次氯酸钠溶液0~1800μM（0~6eq）。荧光探针检测次氯酸根的荧光光谱如图4所示，荧光探针的荧光强度随着次氯酸根浓度的增加逐渐增大。
实施例1制备的荧光探针wo, 如图5所示为探针检测次氯酸的荧光强度经线性拟合得到标准曲线，从而计算出荧光探针的检测限。荧光探针的检测限为：LOD=3×SD/S（其中K = 3；SD 为空白样品的标准偏差＝0. 034；S 为拟合曲线的斜率。）算得LOD＝0.00856nM/L。
实施例1制备的荧光探针wo, 探针的母液与0.01M pH = 7.4 PBS : DMSO = 1：9（v/v）溶液混合，向荧光探针wo中加入6eq 次氯酸后，在激发波长380 nm 条件下，使用荧光分光光度计迅速检测其荧光强度，每间隔 2 s 记录其在 520 nm 处荧光强度，荧光探针（10μM）与次氯酸钠（6eq）反应后随时间变化的荧光响应如图所示，对荧光强度进行了200 s记录。如图6所示，随着反应时间增加，0~20 s 内荧光强度逐渐降低，在20 s 后荧光强度趋于稳定,表明探针wo响应速度较快。
实施例1制备的荧光探针wo, 将荧光探针的母液与pH = 7.4 DMSO: PBS=9：1（v/v）溶液混合，测量pH=1-11时探针wo的荧光强度和加入次氯酸后的荧光强度，如图7表明了pH=11时会对探针wo有较为微弱的影响,但总体稳定性良好。
实施例1制备的荧光探针wo, 探针的母液与0.01M pH = 7.4 PBS : DMSO = 1：9（v/v）溶液混合，配制探针的检测液浓度为10μM，如图8所示，荧光探针wo与不同的金属离子和活性氧离子反应后的荧光强度。铁离子，30％过氧化氢对荧光探针wo有微弱的影响，而探针对次氯酸荧光强度下降明显，表明荧光探针wo对次氯酸具有优异的选择性。
探针的母液与0.01M pH = 7.4 PBS : DMSO = 1：9（v/v）溶液混合，配制探针的检测液浓度为10μM，图9所示为荧光探针wo在不同金属离子和活性阳离子与ClO-共存时的荧光强度。表明荧光探针wo对次氯酸检测具有较好的抗干扰能力。

Claims (5)

1.一种易于制备的基于三苯胺的肟基化合物，其特征在于，其制备方法包括以下步骤：
S1：制备化合物a1-a4；
S2：将适量化合物a4、4-甲酰基苯硼酸和Pd(PPh3)4混合，再将除氧的THF溶液和K2CO3水溶液混合后抽真空80℃下回流搅拌12h，去体系中多余的 THF 溶液，用 DCM萃取，再用无水MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得到粗产物，最后分离提纯得到黄色固体；
S3：将制备好的化合物a4溶于乙醇，再将盐酸羟胺、乙酸钠溶于水混合后缓慢加入乙醇搅拌，加入几滴冰乙酸后抽真空在80℃下反应3h，反应结束后EA、DCM过滤，后收集滤饼得到所述化合物。
2.根据权利要求1所述的化合物的制备方法，其特征在于，所述的化合物a1-a4由以下方法得到：
1）化合物a1的合成：将邻苯二甲酸二甲酯与过量的水合肼二者均匀混合，并溶于乙醇中利用超声使其溶解，在加热回流搅拌，反应 5h 后在室温下冷却，抽滤并干燥，得淡黄色的固体；
2）化合物a2的合成：将化合物 a1与 POCl3溶液混合后并利用超声使其溶解，然后加热回流并搅拌一段时间，将反应停止后将圆底烧瓶放在室温下进行冷却，通过减压蒸馏的方式除掉多余的 POCl3，然后向加入 CH3OH 溶液，这时会有沉淀析出，接下来进行抽滤，并且用 CH3OH 洗涤滤饼，最后收集滤液并浓缩干燥；
3） 化合物a3的合成：将化合物 a2、4-（二苯基氨基）苯硼酸和 Pd(PPh3)4混合，再将除氧的 THF 溶液及 K2CO3水溶液加入圆底烧瓶中，将整个反应装置抽真空后用 N2充满，升温回流搅拌，反应结束后，除去体系中多余的 THF 溶液，萃取，再用无水 MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得到粗产物，最后进行分离提纯，中间体 a3 为黄色固体；
4）化合物a4的合成：将化合物a3、4-甲酰基苯硼酸和Pd(PPh3)4加入200 mL圆底烧瓶中，再将除氧的 THF 溶液及K2CO3水溶液加入圆底烧瓶中80℃下回流搅拌，反应结束后，除去体系中多余的 THF 溶液，用 DCM萃取，再用无水 MgSO4 干燥有机相，抽滤后将滤液旋干得到粗产物，最后分离提纯，得到黄色固体。
3. 根据权利要求1所述的荧光探针wo的制备方法, 其特征在于, K2CO3水溶液为2摩尔浓度。
4. 根据权利要求1所述的荧光探针wo的制备方法, 其特征在于, K2CO3溶液和除氧THF溶液比例控制在1:1。
5. 根据权利要求1所述的荧光探针wo的制备方法, 其特征在于,反应阶段要严格无氧。
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