本發(fā)明涉及有機(jī)合成領(lǐng)域，具體而言，涉及一種含芘基的酰腙類化合物及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

芘是稠環(huán)芳烴中的一種，其是煤焦油瀝青的主要成分之一，將中溫瀝青經(jīng)減壓蒸餾并進(jìn)行重結(jié)晶，即可得到純度達(dá)到95％的工業(yè)芘。因此，芘具有來(lái)源豐富，廉價(jià)易得的優(yōu)點(diǎn)。

同時(shí)，芘作為一個(gè)典型的稠環(huán)芳烴，其較長(zhǎng)的熒光壽命、熒光淬滅的敏感性、優(yōu)異的光穩(wěn)定性、較高的量子產(chǎn)率等特點(diǎn)，使其在制備光電器件、生物傳感器等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值?，F(xiàn)有技術(shù)中，如何對(duì)這種廉價(jià)易得，又兼具較佳熒光性能的化合物加以利用，一直都受到了人們的廣泛關(guān)注。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種含芘基的酰腙類化合物，其結(jié)構(gòu)新穎，簡(jiǎn)單易得，并且具有較好的與金屬離子配位的能力。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種上述含芘基的酰腙類化合物的制備的方法，其步驟簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)設(shè)備的要求低，可高效地得到上述含芘基的酰腙類化合物。

本發(fā)明的第三目的在于提供一種上述含芘基的酰腙類化合物在熒光探針中的應(yīng)用。其利用該酰腙類化合物與不同金屬離子選擇性識(shí)別的能力，來(lái)對(duì)特定金屬離子的檢測(cè)。

本發(fā)明的實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種含芘基的酰腙類化合物，其通式為

式中，r¹選自氫、鹵素、c1～c4烷基或c1～c4烷氧基；r²選自氫、c1～c4烷基或芳基。

一種上述含芘基的酰腙類化合物的制備方法，其包括：

將羰基芘類化合物與碳酸二酰肼的混合溶液于70～110℃下反應(yīng)。

一種上述含芘基的酰腙類化合物在熒光探針中的應(yīng)用。

本發(fā)明實(shí)施例的有益效果是：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙類化合物及其制備方法和應(yīng)用，該含芘基的酰腙類化合物通過(guò)羰基芘類化合物與碳酸二酰肼縮合反應(yīng)得到，該酰腙類化合物的結(jié)構(gòu)新穎，簡(jiǎn)單易得，具有密集的雜原子結(jié)構(gòu)。該酰腙類化合物的制備方法步驟簡(jiǎn)單，操作方便，可高效地得到上述酰腙類化合物，適合實(shí)驗(yàn)室微量測(cè)試，以及工業(yè)化的放大生產(chǎn)。同時(shí)，該酰腙類化合物具有對(duì)不同的金屬離子選擇性識(shí)別的能力，可用于制備用以檢測(cè)特定金屬離子的熒光探針。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種含芘基的酰腙類化合物的核磁譜圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種含芘基的酰腙類化合物的質(zhì)譜圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種含芘基的酰腙類化合物對(duì)不同金屬離子的熒光光譜圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種含芘基的酰腙類化合物對(duì)cu²⁺的熒光滴定光譜，圖中的1表示含芘基的酰腙類化合物；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例1所提供的一種含芘基的酰腙類化合物在生物細(xì)胞中熒光成像圖；其中，a為實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物熒光探針的熒光成像圖；b為實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物熒光探針的明場(chǎng)成像圖；c為實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物熒光探針的明場(chǎng)成像圖和熒光圖疊加后的圖片；d為實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物熒光探針添加cu²⁺后的熒光成像圖；e為實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物熒光探針添加cu²⁺后的明場(chǎng)成像圖；f為實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物熒光探針添加cu²⁺后的明場(chǎng)成像圖和熒光圖疊加后的圖片。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的一種含芘基的酰腙類化合物及其制備方法和應(yīng)用進(jìn)行具體說(shuō)明。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙類化合物，其其通式為

式中，r¹選自氫、鹵素、c1～c4烷基或c1～c4烷氧基；r²選自氫、c1～c4烷基或芳基。

優(yōu)選地，r¹選自氫、鹵素或c1～c4烷基；r²為氫。

值得注意的是，本發(fā)明實(shí)施例中，r¹的結(jié)合位點(diǎn)可以是芘環(huán)上剩余的未結(jié)合位點(diǎn)中的至少一個(gè)。也即是說(shuō)r¹的數(shù)量可以為多個(gè)，多個(gè)r¹基團(tuán)可以是相同的，也可以是不同的。

進(jìn)一步地，鹵素包括氟、氯、溴和碘之中的任一種，c1～c4的烷基可以是直鏈烷基也可以是支鏈烷基，包括但不限于甲基、乙基、正丙基、異丙基、叔丁基等。c1～c4的烷基可以是直鏈烷氧基也可以是支鏈烷氧基，包括但不限于甲氧基、乙氧基、異丙氧基等。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種上述含芘基的酰腙類化合物的制備方法，其包括：

將羰基芘類化合物與碳酸二酰肼的混合溶液于70～110℃下反應(yīng)。

其中，羰基芘類化合物的結(jié)構(gòu)式為式中，r¹選自氫、鹵素、c1～c4烷基或c1～c4烷氧基；r²選自氫、c1～c4烷基或芳基。

進(jìn)一步地，鹵素包括氟、氯、溴和碘之中的任一種，c1～c4的烷基可以是直鏈烷基也可以是支鏈烷基，包括但不限于甲基、乙基、正丙基、異丙基、叔丁基等。c1～c4的烷基可以是直鏈烷氧基也可以是支鏈烷氧基，包括但不限于甲氧基、乙氧基、異丙氧基等。

優(yōu)選地，r¹選自氫、鹵素或c1～c4烷基；r²為氫。也即為芘甲醛類的化合物。醛類化合物相比于酮類化合物來(lái)說(shuō)，生成亞胺更加容易，反應(yīng)效率也更好。

在本發(fā)明實(shí)施例中，混合溶液中的溶劑為醇溶劑。其中，醇溶劑包括甲醇、乙醇和異丙醇中的至少一種，優(yōu)選為乙醇。在該反應(yīng)中，由于底物氨基硫脲化合物的存在，應(yīng)盡量避免使用含有羰基的溶劑，例如丙酮、乙酸乙酯等，防止氨基硫脲化合物與溶劑之間發(fā)生反應(yīng)。同時(shí)，由于碳酸二酰肼的極性較大，所以根據(jù)相似相容原則，應(yīng)選用具有較大極性的溶劑。綜合考慮之下，醇溶劑為最適合的反應(yīng)溶劑。在采用醇溶劑時(shí)，為了達(dá)到所需的反應(yīng)溫度，可以視實(shí)際需要設(shè)置回流冷凝裝置，防止溶劑流失。進(jìn)一步地，反應(yīng)時(shí)間在3～5h，在該時(shí)間范圍內(nèi)，能夠保證原料基本反應(yīng)完全得到目標(biāo)產(chǎn)物。

在將羰基芘類化合物與碳酸二酰肼混合反應(yīng)后，羰基芘類化合物的羰基會(huì)和碳酸二酰肼的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，脫水后生成亞胺產(chǎn)物。其中，羰基芘類化合物與碳酸二酰肼的摩爾比為1：0.8～1.2。在該比例范圍內(nèi)，可以使兩種原料均得到較為充分的反應(yīng)，不僅可以保證高效地拿到目標(biāo)產(chǎn)物，還能減少后續(xù)對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行純化的難度。優(yōu)選地，羰基芘類化合物與碳酸二酰肼的摩爾比為1：1。在該比例下進(jìn)行的反應(yīng)，原料剩余更少，提純更為方便。

優(yōu)選的，該酰腙類化合物制備方法中，還包括：向所述混合溶液中添加酸催化劑，酸催化劑的物質(zhì)的量為羰基芘類化合物的0.5～2％。酸催化劑優(yōu)選為質(zhì)子酸，酸催化劑可以使羰基芘類化合物的羰基質(zhì)子化，質(zhì)子化的羰基再結(jié)合質(zhì)子生成水脫去，能夠加速亞胺的形成。進(jìn)一步地，酸催化劑包括樟腦磺酸、對(duì)甲苯磺酸和冰醋酸中的至少一種，優(yōu)選為冰醋酸。

進(jìn)一步地，該酰腙類化合物制備方法中，還包括：將反應(yīng)后的混合溶液冷卻至室溫析出并過(guò)濾。該制備方法制備得到的含芘基的酰腙化合物在冷卻至室溫后，即會(huì)大量的析出，無(wú)需經(jīng)過(guò)過(guò)柱分離等方式，只需要經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的過(guò)濾處理，即可高效得到上述酰腙化合物。優(yōu)選地，過(guò)濾的方式選擇減壓過(guò)濾，減壓過(guò)濾的過(guò)濾效率更高，能進(jìn)一步減少時(shí)間成本。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種上述含芘基的酰腙類化合物在熒光探針中的應(yīng)用。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙化合物，其反應(yīng)式為

其制備方法為：

s1.將1.0mmol的1-芘甲醛溶于10ml無(wú)水乙醇中，再加入1.0mmol的碳酸二酰肼，并加入0.5mol％的冰醋酸，制成混合溶液。

s2.將混合溶液升溫至80℃，常壓下回流攪拌3h。

s2.冷卻至室溫后析出固體，減壓過(guò)濾，將濾渣用無(wú)水乙醇洗滌得到所需含芘基的酰腙化合物(黃色固體，產(chǎn)率為79％)。

該含芘基的酰腙化合物的核磁譜圖參照?qǐng)D1所示，其具體核磁數(shù)據(jù)為：¹hnmr(400mhz,dmso-d6),δ(ppm):10.60(s,1h,nh),9.03(s,1h,nh),8.82-8.84(d,1h,ar-h),8.53-8.55(d,1h,ar-h),8.32-8.35(m,3h,ar-h),8.30(s,1h,ch),8.22-8.23(m,3h,ar-h),8.09-8.13(t,1h,ar-h),4.19(s,2h,nh2)。

該含芘基的酰腙化合物的質(zhì)譜圖參照?qǐng)D2所示，其具體質(zhì)譜數(shù)據(jù)為：esi-ms:m/z＝303.1250for[m+h]⁺。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙化合物，其反應(yīng)式為

其制備方法為：

s1.將1.0mmol的6-溴1-芘甲醛溶于10ml無(wú)水乙醇中，再加入1.2mmol的碳酸二酰肼，并加入1mol％的冰醋酸，制成混合溶液。

s2.將混合溶液升溫至85℃，常壓下回流攪拌4h。

s2.冷卻至室溫后析出固體，減壓過(guò)濾，將濾渣用無(wú)水乙醇洗滌得到所需含芘基的酰腙化合物(黃色固體，產(chǎn)率為64％)。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙化合物，其反應(yīng)式為

其制備方法為：

s1.將1.0mmol的8-甲氧基-1-芘甲醛溶于10ml甲醇中，再加入0.8mmol的碳酸二酰肼，并加入1mol％的冰醋酸，制成混合溶液。

s2.將混合溶液升溫至70℃，常壓下回流攪拌3h。

s2.冷卻至室溫后析出固體，減壓過(guò)濾，將濾渣用無(wú)水乙醇洗滌得到所需含芘基的酰腙化合物(黃色固體，產(chǎn)率為66％)。

實(shí)施例4

本實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙化合物，其反應(yīng)式為

其制備方法為：

s1.將1.0mmol的6-異丙基-1-芘甲醛溶于10ml甲醇中，再加入1.0mmol的碳酸二酰肼，并加入0.5mol％的冰醋酸，制成混合溶液。

s2.將混合溶液升溫至75℃，常壓下回流攪拌4h。

s2.冷卻至室溫后析出固體，減壓過(guò)濾，將濾渣用無(wú)水乙醇洗滌得到所需含芘基的酰腙化合物(黃色固體，產(chǎn)率為71％)。

實(shí)施例5

本實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙化合物，其反應(yīng)式為

其制備方法為：

s1.將1.0mmol的1-芘基乙基酮溶于10ml異丙醇中，再加入1.0mmol的碳酸二酰肼，并加入2mol％的冰醋酸，制成混合溶液。

s2.將混合溶液升溫至100℃，常壓下回流攪拌5h。

s2.冷卻至室溫后析出固體，減壓過(guò)濾，將濾渣用無(wú)水乙醇洗滌得到所需含芘基的酰腙化合物(黃色固體，產(chǎn)率為46％)。

實(shí)施例6

本實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙化合物，其反應(yīng)式為

其制備方法為：

s1.將1.0mmol的1-芘基苯基酮溶于10ml異丙醇中，再加入1.2mmol的碳酸二酰肼，并加入2mol％的冰醋酸，制成混合溶液。

s2.將混合溶液升溫至110℃，常壓下回流攪拌5h。

s2.冷卻至室溫后析出固體，減壓過(guò)濾，將濾渣用無(wú)水乙醇洗滌得到所需含芘基的酰腙化合物(黃色固體，產(chǎn)率為49％)。

試驗(yàn)例1

采用實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物，對(duì)其光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定，其具體方法為：

s1.將實(shí)施例1制得的芘甲醛酰腙衍生物作為熒光探針在dmf/hepes(體積比1:1)介質(zhì)中配制成摩爾濃度為10^-5mol/l的溶液。

s2.分別在含摩爾濃度為10^-5mol/l的ag⁺，al³⁺，ca²⁺，cd²⁺，co²⁺，cr³⁺，cu²⁺，fe³⁺，hg²⁺，k⁺，mg²⁺，mn²⁺，na⁺，ni²⁺，pb²⁺，zn²⁺等金屬離子的溶液中加入等量的上述熒光探針溶液，采用熒光光譜儀對(duì)其分別進(jìn)行熒光光譜分析(激發(fā)波長(zhǎng)為380nm)，記錄460nm處的熒光強(qiáng)度值，所得的熒光光譜圖參見圖3所示。

通過(guò)圖3可以看出，本發(fā)明實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物作為熒光探針對(duì)cu²⁺的響應(yīng)時(shí)間短，強(qiáng)度高，可用于cu²⁺的快速檢測(cè)。在365nm紫外燈激發(fā)下，銅離子反應(yīng)液中快速出現(xiàn)強(qiáng)的藍(lán)色熒光，而本發(fā)明實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物對(duì)其它金屬離子如ag⁺，al³⁺，ca²⁺，cd²⁺，co²⁺，cr³⁺，fe³⁺，hg²⁺，k⁺，mg²⁺，mn²⁺，na⁺，ni²⁺，pb²⁺，zn²⁺等無(wú)明顯熒光響應(yīng)。

dmf/hepes(體積比1:1)溶液中，摩爾濃度為10^-5mol/l的含芘基的酰腙化合物熒光探針對(duì)cu²⁺具有較高的選擇性響應(yīng)。通過(guò)圖4熒光滴定光譜可以計(jì)算得到cu²⁺檢出限達(dá)1.88×10^-6mol/l，線性范圍為0～1.5×10^-5mol/l?？梢?，本發(fā)明實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物可用于cu²⁺的熒光定量檢測(cè)。

試驗(yàn)例2

采用實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物，測(cè)試其對(duì)細(xì)胞內(nèi)cu²⁺的檢測(cè)效果，其具體方法為：

s1.取hela細(xì)胞，用濃度為10^-5m的實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物熒光探針培育0.5h，加入cu²⁺，繼續(xù)培育0.5h。

s2.使用olympusfv500-ix70激光共聚焦顯微鏡進(jìn)行熒光成像，獲得在hela細(xì)胞的熒光成像圖，如圖5所示。

由圖5可以看出，hela細(xì)胞中加入由實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物制成的熒光探針后有弱熒光，而再加入cu²⁺后，熒光強(qiáng)度明顯增加，故本發(fā)明實(shí)施例1所提供的含芘基的酰腙化合物可用于細(xì)胞中銅離子的定性檢測(cè)。

綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種含芘基的酰腙類化合物及其制備方法和應(yīng)用，該含芘基的酰腙類化合物通過(guò)羰基芘類化合物與碳酸二酰肼縮合反應(yīng)得到，該酰腙類化合物的結(jié)構(gòu)新穎，簡(jiǎn)單易得，具有密集的雜原子結(jié)構(gòu)。該酰腙類化合物的制備方法步驟簡(jiǎn)單，操作方便，可高效地得到上述酰腙類化合物，適合實(shí)驗(yàn)室微量測(cè)試，以及工業(yè)化的放大生產(chǎn)。同時(shí)，該酰腙類化合物具有對(duì)不同的金屬離子選擇性識(shí)別的能力，可用于制備用以檢測(cè)特定金屬離子的熒光探針。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。