一种基于萘酰亚胺的反应型次氯酸荧光探针及其制备方法

摘要

本申请属于荧光探针领域，具体涉及一种基于萘酰亚胺的反应型次氯酸荧光探针及其制备方法。该荧光探针为萘酰亚胺衍生物，该化合物具有易被次氯酸特异性氧化裂解的碳碳双键，该荧光探针由于ICT机制，在水溶液中发出微弱的荧光，加入HClO后萘酰亚胺荧光团与1,3‑茚满二酮形成的碳碳双键被裂解，释放出带有醛基的萘酰亚胺荧光团，溶液颜色出现肉眼可见的变化，荧光发射强度明显增强。本专利所得探针对HClO具有很好的选择性，能够在复杂的体系和环境中准确识别出HClO。

说明书

技术领域

本申请属于荧光探针领域，具体涉及一种基于萘酰亚胺的反应型次氯酸荧光探针及其制备方法。

背景技术

内源性HClO/ClO

本发明以萘酰亚胺为荧光团，通过合成具有醛基的萘酰亚胺荧光团并与1,3-茚满二酮发生Knoevenagel缩合反应得到含有碳碳双键的缩合产物，利用HOCl介导的烯烃氧化裂解作为传感反应机制，开发了一种新的用于HClO检测的荧光探针。该荧光探针由于ICT机制，在水溶液中发出微弱的荧光，加入HClO后萘酰亚胺荧光团与1,3-茚满二酮形成的碳碳双键被裂解，出现肉眼可见的颜色变化，荧光发射强度明显增强。本专利所得探针对HOCl具有很好的选择性，能够在复杂的体系和环境中准确识别出HClO。

发明内容：

本发明提供了一种新的基于萘酰亚胺的反应型次氯酸荧光探针及其制备方法。该荧光探针为萘酰亚胺衍生物，该化合物具有易被次氯酸氧化裂解的碳碳双键，特殊的共轭结构和良好的化学反应性能使探针分子能够在复杂体系中准确地识别出次氯酸。探针溶液在加入次氯酸溶液后探针的碳碳双键断裂释放出具有醛基的萘酰亚胺荧光团，出现肉眼可见的颜色变化，且其紫外可见吸收光谱出现较强的吸收峰，荧光光谱也出现显著的发射峰。因此，是一种理想的次氯酸荧光探针。另外，该合成工艺具有操作简单、产率高、成本低、检测快速等优点。

为了实现上述目的，本申请采取的解决方案如下：

一种基于萘酰亚胺的反应型次氯酸荧光探针，其具体结构如下：

制备所述的基于萘酰亚胺的反应型次氯酸荧光探针，具体路线如下：

所述的基于萘酰亚胺的反应型次氯酸荧光探针，具体合成步骤如下：

1)称取4-溴-1,8-萘二甲酸酐和正丁胺溶于溶剂，在80-90℃恒温搅拌下反应10-15h后，冷却到室温，静置溶液析出固体，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物1；

2)称取CH

3)称取步骤2)得到的化合物2溶于溶剂，在140-145℃下恒温反应10-15h后，冷却到室温，用浓度为50％氢氧化钠溶液调节pH至溶液呈中性，乙酸乙酯萃取，干燥，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物3；

4)称取乌洛托品和步骤3)得到的化合物3溶于溶剂，在75-95℃下恒温反应10-24h，冷却到室温，用50％氢氧化钠溶液调节pH至溶液呈中性，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物4；

5)称取1,3-茚满二酮和步骤4)得到的化合物4溶于溶剂，在60-100℃下恒温反应6-8h后，冷却到室温，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得探针NAID。

优选的，步骤1)中所述的4-溴-1,8-萘二甲酸酐与正丁胺的摩尔比为1:5～1:10；所述的4-溴-1,8-萘二甲酸酐与溶剂的摩尔比为1:20～1:50；所述的正丁胺与溶剂的摩尔比为1:5～1:10；

优选的，步骤2)中所述的化合物1与甲醇钠的摩尔比为1:3～1:6；所述的化合物1与CuSO

优选的，步骤3)中所述的化合物2与溶剂的摩尔比为1:5～1:50；

优选的，步骤4)中所述的化合物3与乌洛托品摩尔比为1:3～1:10；所述的化合物3与溶剂的摩尔比为1:10～1:20；所述的乌洛托品与溶剂的摩尔比为1:10～1:20；

优选的，步骤5)中所述的化合物4与1,3-茚满二酮的摩尔比为1:1～1:3；所述的化合物4与溶剂的摩尔比为1:10～1:50；所述的1,3-茚满二酮与溶剂的摩尔比为1:10～1:50；

优选的，步骤1)中所述的溶剂为甲醇；

优选的，步骤2)中所述的溶剂为甲醇；

优选的，步骤3)中所述的溶剂为55％的HI溶液；

优选的，步骤4)中所述的溶剂为三氟乙酸；

优选的，步骤5)中所述的溶剂为乙醇；

在探针NAID中，具有醛基的萘酰亚胺中的醛基与1,3-茚满二酮的亚甲基发生缩合反应生成碳碳双键，碳碳双键与次氯酸发生特异性反应，释放出荧光团以达到对次氯酸的特异性识别。

本发明的新化合物可以作为探针应用于次氯酸检测领域。此化合物对次氯酸具有很好的特异选择性，能够在复杂的体系中识别出次氯酸。

附图说明：

(1)图1是探针NAID的核磁共振氢谱图。

(2)图2是探针NAID对次氯酸选择性的紫外-可见吸收光谱图(横坐标为激发波长，纵坐标为吸光度)。

(3)图3是探针NAID对次氯酸选择性的荧光谱图(横坐标为发射波长，纵坐标为荧光强度)。

具体实施方式：

为了更好的理解本发明的技术方案，以下通过具体的实施例作进一步详细叙述。

实施例1

称取4-溴-1,8-萘二甲酸酐1.385g(5mmol)和正丁胺0.5mL(25mmol)，溶于30mL甲醇中，在85℃恒温搅拌下反应10h后，冷却到室温，静置溶液析出白色固体，抽滤，真空干燥，即得化合物1。

称取1.32g(4mmol)化合物1、甲醇钠0.64g(12mmol)和CuSO

称取0.283g(1mmol)化合物2溶于25mL HI(55％)溶液中，在140℃下恒温反应12h后，冷却到室温，用浓度为50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，乙酸乙酯萃取，干燥，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物3。

称取0.269g(1mmol)化合物3和乌洛托品0.42g(3mmol)溶于20mL三氟乙酸中，在90℃下恒温反应21h，冷却到室温，用50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物4。

称取0.297g(1mmol)化合物4和1,3-茚满二酮0.145g(1mmol)溶于25mL乙醇中，在80℃下恒温反应8h后，冷却到室温，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得探针NAID。

实施例2

称取4-溴-1,8-萘二甲酸酐1.385g(5mmol)和正丁胺0.6mL(30mmol)，溶于25mL甲醇中，在80℃恒温搅拌下反应10h后，冷却到室温，静置溶液析出白色固体，抽滤，真空干燥，即得化合物1。

称取1.32g(4mmol)化合物1、甲醇钠0.852g(16mmol)和CuSO

称取0.283g(1mmol)化合物2溶于20mL HI(55％)溶液中，在140℃下恒温反应15h后，冷却到室温，用浓度为50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，乙酸乙酯萃取，干燥，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物3。

称取0.269g(1mmol)化合物3和乌洛托品0.56g(4mmol)溶于10mL三氟乙酸中，在90℃下恒温反应21h，冷却到室温，用50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物4。

称取0.297g(1mmol)化合物4和1,3-茚满二酮0.145g(1mmol)溶于20mL乙醇中，在60℃下恒温反应8h后，冷却到室温，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得探针NAID。

实施例3

称取4-溴-1,8-萘二甲酸酐1.385g(5mmol)和正丁胺0.7mL(35mmol)，溶于35mL甲醇中，在80℃恒温搅拌下反应15h后，冷却到室温，静置溶液析出白色固体，抽滤，真空干燥，即得化合物1。

称取1.32g(4mmol)化合物1、甲醇钠1.065g(20mmol)和CuSO

称取0.283g(1mmol)化合物2溶于20mL HI(55％)溶液中，在145℃下恒温反应12h后，冷却到室温，用浓度为50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，乙酸乙酯萃取，干燥，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物3。

称取0.269g(1mmol)化合物3和乌洛托品0.7g(5mmol)溶于15mL三氟乙酸中，在90℃下恒温反应21h，冷却到室温，用50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物4。

称取0.297g(1mmol)化合物4和1,3-茚满二酮0.435g(3mmol溶于30mL乙醇中，在80℃下恒温反应8h后，冷却到室温，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得探针NAID。

实施例4

称取4-溴-1,8-萘二甲酸酐1.385g(5mmol)和正丁胺0.8mL(40mmol)，溶于40mL甲醇中，在85℃恒温搅拌下反应15h后，冷却到室温，静置溶液析出白色固体，抽滤，真空干燥，即得化合物1。

称取1.32g(4mmol)化合物1、甲醇钠1.278g(24mmol)和CuSO

称取0.141g(0.5mmol)化合物2溶于30mL HI(55％)溶液中，在140℃下恒温反应11h后，冷却到室温，用浓度为50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，乙酸乙酯萃取，干燥，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物3。

称取0.269g(1mmol)化合物3和乌洛托品0.84g(6mmol)溶于10mL三氟乙酸中，在90℃下恒温反应20h，冷却到室温，用50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物4。

称取0.297g(1mmol)化合物4和1,3-茚满二酮0.290g(2mmol)溶于50mL乙醇中，在60℃下恒温反应8h后，冷却到室温，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得探针NAID。

实施例5

称取4-溴-1,8-萘二甲酸酐1.385g(5mmol)和正丁胺0.6mL(30mmol)，溶于45mL甲醇中，在85℃恒温搅拌下反应13h后，冷却到室温，静置溶液析出白色固体，抽滤，真空干燥，即得化合物1。

称取0.66g(2mmol)化合物1、甲醇钠0.64g(12mmol)和CuSO

称取0.283g(1mmol)化合物2溶于40mL HI(55％)溶液中，在140℃下恒温反应12h后，冷却到室温，用浓度为50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，乙酸乙酯萃取，干燥，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物3。

称取0.269g(1mmol)化合物3和乌洛托品0.96g(7mmol)溶于20mL三氟乙酸中，在90℃下恒温反应21h，冷却到室温，用50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物4。

称取0.297g(1mmol)化合物4和1,3-茚满二酮0.435g(3mmol)溶于40mL乙醇中，在80℃下恒温反应8h后，冷却到室温，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得探针NAID。

实施例6

称取4-溴-1,8-萘二甲酸酐1.385g(5mmol)和正丁胺0.5mL(25mmol)，溶于50mL甲醇中，在90℃恒温搅拌下反应13h后，冷却到室温，静置溶液析出白色固体，抽滤，真空干燥，即得化合物1。

称取0.66g(4mmol)化合物1、甲醇钠0.64g(12mmol)和CuSO

称取0.424g(1.5mmol)化合物2溶于50mL HI(55％)溶液中，在145℃下恒温反应13h后，冷却到室温，用浓度为50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，乙酸乙酯萃取，干燥，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物3。

称取0.269g(1mmol)化合物3和乌洛托品1.12g(8mmol)溶于20mL三氟乙酸中，在90℃下恒温反应21h，冷却到室温，用50％的NaOH溶液调节pH至溶液呈中性，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得化合物4。

称取0.297g(1mmol)化合物4和1,3-茚满二酮0.435g(3mmol)溶于30mL乙醇中，在65℃下恒温反应8h后，冷却到室温，抽滤，柱色谱分离，真空干燥，即得探针NAID。

最终产品化合物核磁分析(核磁谱图见附图1)：

通过对探针NAID的结构式和核磁共振氢谱图分析得表1。该化合物共有10种氢。其中在0.94ppm附近出现的信号峰为碳17上氢的信号峰，它的峰面积是3.24；在1.35ppm附近出现的信号峰为碳16上氢的信号峰，它的峰面积是2.13；在1.61ppm附近出现的信号峰为碳15上氢的信号峰，它的峰面积是2.20；在4.04ppm附近出现的信号峰为碳14上氢的信号峰，它的峰面积是2.19；在7.62ppm附近出现的信号峰为碳29上氢的信号峰，它的峰面积是1.04；在7.87ppm附近出现的信号峰为碳8、13、27和30上氢的信号峰，它的峰面积是4.16；在8.39ppm附近出现的信号峰为碳28上氢的信号峰，它的峰面积是1.00；在8.53ppm附近出现的信号峰为碳7上氢的信号峰，它的峰面积是0.93；在8.57ppm附近出现的信号峰为碳9上氢的信号峰，它的峰面积是1.01；在10.13ppm附近出现的信号峰为碳33上氢的信号峰，它的峰面积是0.83。由此可以看出，化合物的核磁共振氢谱图很好的符合了化合物的结构，即NDID。

表1化合物的

本发明所述次氯酸荧光探针的用途

实验例1

取实施例1制备的一种基于萘酰亚胺的次氯酸荧光探针，用DMSO溶解、稀释，配置成1.0×10