[发明专利]一种苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于荧光探针领域，涉及一种苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用，特别是指用于对锆离子的快速特异性识别的一种苝酰亚胺衍生物。具有式（II）结构：，本发明的苝酰亚胺衍生物的合成步骤少，简单易操作，产率较高，有利于商业化的推广应用。苝酰亚胺衍生物能够快速、高选择性检测锆（IV）离子，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明属于荧光探针领域，涉及一种苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用，特别是指用于对锆离子的快速特异性识别的一种苝酰亚胺衍生物。

背景技术

锆因具有较强的耐热耐腐蚀性、较高的机械强度等，被广泛应用于手术仪器、宇宙飞船部件、陶瓷、合金的固化剂、皮革的鞣制等。因此，对锆离子的检测方法的开发具有重大意义。目前报道的锆离子检测方法主要有辉光放电质谱分析法（GD-MS）、反相-液相色谱法（RP-LC）、分光光度法和电化学法。然而，这些方法大都需要昂贵的复杂装置以及繁琐的预处理过程，不适合在线或者现场监测。由于荧光分析方法具有操作简单，成本低，灵敏度高，空间分辨率高，样品损伤小和容易实现在线或现场检测等优点，被广泛应用于各种分析物的检测。但是有关锆离子的特异性检测的荧光探针鲜有报道。

苝酰亚胺（PDI）衍生物具有良好的光热和化学稳定性、较高的荧光量子产率、较大的斯托克斯位移以及易修饰性等优点，专利201310718624.2，公开了一种双功能水溶性苝酰亚胺衍生物的合成及其应用，通过巯基对醛基的保护反应得到双功能水溶性苝酰亚胺衍生物。基于汞离子对双功能水溶性苝酰亚胺衍生物的醛基的解保护反应，实现在水中高灵敏度和高选择性的快速检测微量汞离子的目的；可知苝酰亚胺（PDI）衍生物能够作为优良的荧光探针发色团。但是其自身结构容易发生π-π堆积，导致水溶性较差，限制了应用。

发明内容

为了解决其应用受限的问题，本发明在PDI结构中引入了亲水性基团，提出一种苝酰亚胺衍生物及其制备方法和应用，实现了快速特异性识别锆离子，具有重要的应用价值。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种苝酰亚胺衍生物，具有式（II）结构：

。

上述的苝酰亚胺衍生物的制备方法，步骤如下：

（1）将四氯苝酐溶于N-甲基吡咯烷酮中，加入冰乙酸后再加入N,N二甲基乙二胺，氩气条件下反应后，冷却至室温，再分别加入盐酸和乙醇，经搅拌、静置、抽滤、烘干后得到化合物（I），化合物（I）结构式如下

；

技术路线为：

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（2）将化合物（I）、3-羟基吡啶、无水碳酸钾和无水二甲基甲酰胺依次加入到Schlenk瓶中，升温反应后，冷却至室温，分别加入盐酸和异丙醇，经搅拌、静置、抽滤、烘干后即得到化合物（II）；

技术路线为：

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所述步骤（1）中四氯苝酐与N,N二甲基乙二胺的物质的量比为1：9.15，四氯苝酐的N-甲基吡咯烷酮溶液的浓度为1mol/L。

所述步骤（1）中冰乙酸的体积为N-甲基吡咯烷酮体积的2倍。

所述步骤（2）中化合物（I）、3-羟基吡啶和无水碳酸钾的物质的量比为0.16:1.7:0.82，以化合物（I）为基准每100mg化合物（I）添加5 mL无水二甲基甲酰胺，无水二甲基甲酰胺、盐酸和异丙醇的体积比为4:1:30。

上述制备方法的烘干温度为50-80 ℃。

上述的苝酰亚胺衍生物在制备快速、特异性检测锆（IV）离子的试剂中的应用，将化合物（II）用去离子水溶解配制成不同浓度的溶液，用于锆（IV）离子的快速特异性检测。