[发明专利]一种以苊并吡嗪为母体的高灵敏极性荧光探针、制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于荧光检测应用领域，具体涉及一类以苊并吡嗪为母体的极性荧光探针，以及在环境检测中的应用。

背景技术

有机溶剂中的水含量对有机化学反应通常具有很大影响，甚至会决定反应的产物、产率及选择性，因此对有机溶剂中水含量的检测具有重要意义。尤其在无水无氧实验中，水含量直接决定实验的成败，四氢呋喃和1，4-二氧六环是无水无氧实验中常用到的溶剂，因此检测它们的含水量显得尤为重要。

荧光光谱法在离子识别、小分子检测和生物过程(例如蛋白质折叠、蛋白质之间的相互作用以及磷酸化作用)等生物化学研究中是一个非常重要的工具。对环境敏感的荧光团是一类特殊的发色团，它们的光谱性能随着周围环境的物理化学特性的变化而改变。特别有意义的是溶剂化变色荧光探针，它们对局部环境的极性敏感，如2-丙酰基-6-二甲胺萘(PRODAN)，4-二甲胺邻苯二甲酰亚胺(4-DMAP)和4-氨基-1，8-萘二甲酰亚胺衍生物。通常这些分子在水溶液中荧光量子产率很低，而在非极性溶剂中或与蛋白质或细胞膜的疏水位点结合后荧光变得很强。因此利用此类荧光探针对环境中的微量水进行检测是比较方便的方法。

由于基态和最低单线态激发态的高度对称，未取代的芳香烃对环境不敏感。芳环上的给电子基团和吸电子基团使得最低能量的激发态具有显著的电荷转移特性。通常，极性荧光探针在同一芳环体系里连有一个供电基团和一个吸电基团，适当增大这两种基团的距离可以使得探针对极性的灵敏度增高。以萘为母体并带有氨基取代基的荧光团，因其对溶剂效应的高灵敏度，备受关注，例如6-N，N-二甲胺-2，3-萘二甲酰亚胺(6DMN)、6-氯-2，3-萘二甲酰亚胺、1-甲氨基-5-氰基萘。基于此，本发明设计并合成了一类以苊并吡嗪为母体，脂肪胺为供电子基，氰基为吸电子基的极性荧光探针，并成功地检测了四氢呋喃和1，4-二氧六环中的水含量。

发明内容

本发明的目的是为了检测有机溶剂中的微量水，特别是四氢呋喃和1，4-二氧六环中微量水含量，发明一种高灵敏度的极性荧光探针。

实现本发明目的的技术解决方案为：本发明的一类以苊并吡嗪为母体，脂肪胺为供电子基，氰基为吸电子基，形成推拉电子大平面共轭体系的极性荧光探针，具有以下结构通式：

并通过以下步骤制备：

R为C₁～C₁₂的直链烷基。

步骤一、5-溴苊醌(2)的合成：

将苊醌和液溴加热搅拌，停止反应后用亚硫酸氢钠水溶液水洗后过滤，并重结晶；

步骤二、3-溴-苊并吡嗪-8，9二腈(3)的合成：

将5-溴苊醌和二氨基马来腈加到冰醋酸中，加热搅拌，停止反应后冷却，倒入水中，过滤，干燥后硅胶柱分离提纯；

步骤三、3-胺基-苊并吡嗪-8，9二腈(4)的合成：

往3-溴-苊并吡嗪-8，9二腈的乙二醇单甲醚溶液中逐滴加入脂肪胺，Ar保护下加热回流，停止反应后蒸除乙二醇单甲醚，然后硅胶柱分离提纯。

步骤一中所述的液溴与苊醌的摩尔比为4～5∶1，所述的反应温度为60～70℃，反应时间为2～3h。

步骤二中所述的二氨基马来腈与5-溴苊醌的摩尔比为1～2∶1，所述的反应温度为116～118℃，反应时间为2～4h。

步骤三中所述的加热温度为124～126℃，反应时间为1～3h，所述的3-溴-苊并吡嗪-8，9二腈与脂肪胺的摩尔比为1∶4～6，所述的脂肪胺为甲胺、乙胺、正丙胺或正丁胺。

将步骤三制得的3-胺基-苊并吡嗪-8，9二腈(4)用于测定四氢呋喃或1，4-二氧六环中的微量水含量。

本发明的有益效果为：本发明的苊并吡嗪类极性荧光探针的合成方法简单、原料易得，光热稳定性好、Stokes位移大及可见光激发与发射，对环境的极性极其敏感，可检测有机溶剂中的微量水，如四氢呋喃或1，4-二氧六环中微量水含量的测定，该荧光光谱法灵敏度高、快捷方便、成本低。

附图说明

图1是本发明实施例4的3-正丁胺基-苊并吡嗪-8，9二腈(4d)在不同溶剂中的荧光光谱(λex＝440nm)。

图2(a)是本发明实施例4的3-正丁胺基-苊并吡嗪-8，9二腈(4d)(10μM)在不同水含量(V/V，0～9.00％)的四氢呋喃溶液中的荧光光谱变化(λex＝455nm)。