一種以萘酰亞胺為核的近紅外熒光傳感分子的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種以萘酰亞胺為核的新型的近紅外熒光傳 感分子。
【背景技術(shù)】
[0002] 汞是嚴重危害人類健康的一種重金屬。它可以通過皮膚，呼吸，腸胃等途徑進入到 生物內(nèi)部，對生物體的大腦，肝臟，肺，免疫系統(tǒng)以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)造成威脅。因此汞成為目 前全球最引人關(guān)注的污染物之一。檢測汞離子的方法有很多種，例如，原子發(fā)射光譜法，原 子吸收光譜法，電化學(xué)方法等。由于這些方法一般都需要復(fù)雜的樣品處理，昂貴的儀器設(shè) 備，而且比較耗時，所以不便于操作。熒光作為一種新的檢測手段，具有操作簡單、選擇性 好、響應(yīng)速度快、靈敏度高等優(yōu)點，可以廣泛應(yīng)用于生物化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。近年 來，關(guān)于檢測汞離子的熒光探針報導(dǎo)較多，但是，大部分熒光探針的激發(fā)波長相對較短，容 易對細胞產(chǎn)生傷害，穿透能力也較弱。而近紅外光熒光探針則可以較好地彌補這些弱點。因 此，發(fā)展新型的檢測汞離子的近紅外熒光探針具有非常重要的意義。
[0003] 自上世紀90年代初，Vollmann等人報道了芳胺核取代的萘酰亞胺類化合物方面的 工作以來，萘酰亞胺作為一種強電子受體和大η體系，被廣泛應(yīng)用于太陽能電池、有機場效 應(yīng)晶體管、超分子自組裝、分子識別等領(lǐng)域。2012年，我們課題組首次報道了一種基于萘酰 亞胺的熒光探針，可用于汞離子的有效檢測。該化合物的溶液在沒有汞離子時，由于其存在 分子內(nèi)扭曲的電荷轉(zhuǎn)移，能量會以非輻射的形式釋放，從而熒光非常微弱。但是，加入汞離 子之后，分子內(nèi)的扭轉(zhuǎn)收到抑制，能量以輻射躍迀的形式釋放，體現(xiàn)出很強的紅光發(fā)射。在 之前工作的基礎(chǔ)上，我們通過合理的設(shè)計和巧妙的合成，得到一種以萘酰亞胺為核的新型 的近紅外熒光傳感分子NDI-5，它可以快速、高效、靈敏地檢測環(huán)境中的汞離子，而且還可以 用于細胞內(nèi)汞離子的檢測。當被吸附在試紙上時，試紙條的檢測可以被重復(fù)利用高達十次。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種以萘酰亞胺為核的近紅外熒光傳感分子 及其制備方法。該分子制備條件溫和，具有良好的光電特性，能方便快捷地檢測環(huán)境中的汞 離子，并可用于細胞中的檢測。
[0005]以萘酰亞胺為核的焚光分子，具有式（I)所不的結(jié)構(gòu)：
[0006]
[0007] 所述的萘酰亞胺為核的熒光分子的合成方法，包括以下步驟：
[0008] (1)將一定量的二氯異腈脲酸鈉的水溶液加入到溴化鉀的水溶液中，機械攪拌24 個小時之后抽濾得到白色固體DBI，其結(jié)構(gòu)式為
[0009] (2)把1，4，5，8-萘四酸酐溶于濃硫酸溶液中，升溫至120~130 °C之后向其中加入 一定量的DBI，繼續(xù)反應(yīng)20個小時，反應(yīng)結(jié)束后把產(chǎn)物倒入到冰水中，減壓抽濾得到淡黃色 固體1，其結(jié)構(gòu)式為
[0010] (3)在氮氣保護下，將化合物1溶于一定量的冰醋酸中，升溫至120~130°C之后向 其中加一定量的2-乙基己胺，繼續(xù)反應(yīng)6小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，減壓抽濾得到紅色 固體；以體積為2:1的二氯甲烷和石油醚為淋洗劑，將粗產(chǎn)品經(jīng)硅膠柱層析法分離提純，真 空干燥，得到化合物2，結(jié)構(gòu)式為

(4)在氮氣保護下，將化合物2和3溶于乙二醇單甲醚中，其中化合物3為 玍120~130°C下回流攪拌4小時，待冷卻至室溫后，倒入水中，然后用 >錄丨1^>兀年^^日_#^^機相并干燥，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去有機溶劑得到粗產(chǎn)品；以體積為1:2 的氯仿和乙酸乙酯為淋洗劑，將粗產(chǎn)品經(jīng)硅膠柱層析法分離提純，真空干燥，得到化合物4， 化合物4如下所示
[0012] (5)在氮氣保護下，將化合物4和2-乙基己胺溶于DMF中，然后回流反應(yīng)1小時，待冷 卻至室溫后倒入水中，然后用二氯甲烷萃取，合并有機相并干燥，再用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去有機 溶劑得到粗產(chǎn)品，以1:1的氯仿和乙酸乙酯為淋洗劑，經(jīng)經(jīng)硅膠柱層析法分離提純，真空干 燥，得到化合物(I)。
[0013] 該分子制備條件溫和，具有良好的光電特性，能方便快捷地檢測環(huán)境中的汞離子， 并可用于細胞中的檢測。
[0014] 本發(fā)明還公開了上述化合物（I)作為近紅外熒光傳感分子的應(yīng)用。能方便快捷地 檢測環(huán)境或細胞中的汞離子。
[0015] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
[0016] (1)具有較快的響應(yīng)時間，可以快速、適時地檢測汞離子，如圖2所示。
[0017] (2)發(fā)射波長位于近紅外光譜范圍內(nèi)，具有較高的穿透能力和較小的背景干擾，可 以應(yīng)用于檢測生物體內(nèi)的汞離子細胞成像，如圖3所示。
[0018] (3)具有較高的靈敏度。
[0019] (4)能夠吸附在試紙條上反復(fù)應(yīng)用去檢測汞離子，如圖4所示。
【附圖說明】
[0020] 圖1為式（I)化合物NDI-5的合成路線圖。
[0021] 圖2為NDI-5對汞離子的響應(yīng)時間圖。
[0022] 圖3為NDI-5的光物理性質(zhì)圖。
[0023]圖4為NDI-5對汞離子的細胞成像圖。
[0024]圖5為NDI-5吸附在試紙條上檢測汞離子的循環(huán)應(yīng)用。
【具體實施方式】
[0025] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，下 面的實施例僅用于本說明，并不用于限制本發(fā)明的范圍。
[0026] 下述實施例中所用的原料為市售產(chǎn)品，或可用本領(lǐng)域已知的方法合成得到。
[0027]實施例1化合物3和NDI-5的合成
[0028] (1)將二氯異腈脲酸鈉(從天津希恩思購買的）（22g，lOOmmol)的水溶液(200mL)加 入到KBr(23.8g，200mL)的水溶液中（500mL)，機械攪拌反應(yīng)24小時。反應(yīng)結(jié)束后減壓抽濾得 到白色濾餅，烘干后得到白色塊狀固體，DBI (22.8g，67.9 % :
[0029] (2)把1，4，5，8-萘四酸酐(5g，18.6mmol)(從上海達瑞購買的）溶于60mL濃硫酸中， 加熱到130°C之后把DBI (12. lg，37mmol)緩慢的加入到1，4，5，8-萘四酸酐的濃硫酸溶液中 繼續(xù)反應(yīng)20小時。反應(yīng)結(jié)束后冷卻到室溫，把反應(yīng)物緩慢的倒入冰水中，減壓抽濾得到淡黃 色固體。干燥之后得到產(chǎn)物l(6.13g，77.6%)S
[0030] (3)把l(7.5g，18.1mmol)溶于300mL冰醋酸中，加熱至130°C之后往其中加入2-乙 基己胺（11.7g，90.5mmol).氮氣保護下回流反應(yīng)6小時，反應(yīng)結(jié)束后冷卻至室溫，減壓抽濾 得到紅色濾餅，硅膠柱層析發(fā)分離提純，以體積為1:2的二氯甲烷和石油醚為淋洗劑，得到 淡黃色粉末(3.33，42.8% )，并用1H匪R對結(jié)構(gòu)進行表，證明該淡黃色粉末確實為化合物2 即&
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[0031 ] (4)在氮氣保護下，將化合物2(324mg，0 · 50mmol)和3( 104mg，0 · 40mmol)溶于 16mL 的乙二醇單甲醚中，在125°C下回流攪拌4小時，然后停止加熱。待冷卻至室溫后，倒入到 100mL的水中，然后用100mL的二氯甲烷萃取三次，合并有機相并用無水硫酸鈉干燥有機溶 劑，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀除去有機溶劑得到粗產(chǎn)品；以體積為1:2的氯仿和乙酸乙酯為淋洗劑，將 粗產(chǎn)品經(jīng)硅膠柱層析法分離提純，真空干燥得到深紅色固體，產(chǎn)率為42.8%，并用 1HNMR，MS
對結(jié)構(gòu)進行了表征，證實該深紅色固體確實為化合物4, S| ·_ ΧΗ NMR ， (300MHz，CDCl3)S(ppm):8.84(s，lH，ArH)，8.29(s，lH，ArH)，5.49(s，2H，ArH)，4·12(br， 8H，-N-CH2-)，3.99(br，4H，-N-CH2-)，2.04(s，6H，-CH 3)，1.93(s，6H，-CH3)，1.62(br，4H，_ CH2-) ,1.38-1.31(m,12H,-CH2-),0.97-0.89(m,12H,-CH3).m/z[M +]: 828.68,calcd., 827.37.
[0032] (5)氮