一種可用於檢測聯胺的新型螢光探針的製備工藝的製作方法

2023-04-26 09:14:52 2

本發明涉及一種新型螢光探針化合物的製備工藝及其應用，尤其涉及一種檢測聯胺的新型螢光探針化合物的製備工藝及其應用，屬於環境、材料及分析檢測領域。

背景技術：

聯胺分子中有兩個n和四個可以被取代的h，廣泛應用於製備藥物、農藥、催化劑、螢光劑及染料等的生產過程。此外，聯胺還能作火箭推進器的高能燃料、化學發泡劑和高溫系統的腐蝕抑制劑應用於現代工業。但其在生產、使用、運輸和處理過程中可能產生嚴重的環境汙染和健康危害。因此，美國國家環境保護局允許的聯氨的最高容許濃度僅為10ppb。所以需要嚴格精密監測環境中聯胺的濃度水平。採用螢光傳感器對聯胺進行定性和定量檢測，具有速度快、靈敏度高的優點，吸引力眾多的注意力。

但目前為止，尚未有文獻報導類似3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮識別機理的螢光探針化合物。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是：提供一種可用於檢測聯胺的新型螢光探針的製備工藝。

本發明的技術方案：一種可用於檢測聯胺的新型螢光探針的製備工藝，該探針化合物為3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮，英文名為3-(imidazo[1,2-a]pyridin-3-yl)-1-phenylprop-2-yn-1-one，結構式為：

一種可用於檢測聯胺的新型螢光探針的製備工藝，包括：(1)以2-氨基吡啶為原料，與溴代乙醛縮二乙醇反應生成咪唑並[1,2-a]吡啶；(2)咪唑並[1,2-a]吡啶與n-碘代丁二醯亞胺反應生成3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶；(3)3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶與3-甲基矽乙炔反應生成3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶；(4)3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶與苯甲醯氯反應得到目標化合物3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮。

所述(1)步驟環合反應所用的溶劑為：水或水和乙醇的混合液；所用環合試劑為：溴代乙醛縮二乙醇；環合試劑的水解催化劑為鹽酸；反應溫度為：室溫；反應時間：1～3h；環合試劑與原料的投料摩爾比為：1.2～2:1。

所述(1)步驟環合反應需先將溴代乙醛縮二乙醇溶於水解催化劑和溶劑的混合溶液，攪拌直至溶液澄清，調節ph值至中性，再加入2-氨基吡啶進行反應。

所述(2)步驟滷代反應的溶劑為：四氫呋喃；滷代試劑為：nis；反應溫度為：室溫；反應時間：0.5～2h；滷代試劑與原料的投料摩爾比為：1.1～2:1。

所述(3)步驟取代反應所用的溶劑為：乙腈；取代試劑為：三甲基矽基乙炔；鹼為：三乙胺；催化劑為：碘化亞銅和雙(三苯基磷)二氯化鈀；反應溫度為：回流；反應時間：1～6h；取代試劑與原料的投料摩爾比為：1.2～3:1；催化劑與原料的投料摩爾比為：0.01～0.02；鹼與原料的投料摩爾比為：1.2～3:1。

所述(3)步驟取代反應，反應完畢後需用鹼脫去產物中的三甲基矽基，所用鹼為：無水碳酸鉀；鹼與原料的投料摩爾比為：1～4:1。

所述(4)步驟取代反應所用的溶劑為：四氫呋喃或dmf；取代試劑為：苯甲醯氯；鹼為：三乙胺；催化劑為：碘化亞銅和雙(三苯基磷)二氯化鈀；反應溫度為：室溫；反應時間：1～5h；取代試劑與原料的投料摩爾比為：1～3:1；鹼與原料的投料摩爾比為：1.2～3:1；催化劑與原料的投料摩爾比為：0.01～0.03。

本發明的有益效果：本發明以2-氨基吡啶為起始原料，經四步反應得到新型螢光探針化合物3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮。經研究證明，該化合物加入聯胺後產生螢光，且螢光強度與聯胺濃度在一定範圍呈線性關係，是一種可用於檢測聯胺的的螢光探針。

附圖說明

圖1螢光發射光譜變化曲線(測試溶劑：ipa-tris/hcl緩衝液(50μm，ph＝7.4,1:1，v/v)；sensor1濃度：5μm；n2h4濃度：

0～0.7mm；反應時間：30min；測試條件：激發波長297nm；ex狹縫/em狹縫：5nm/5nm。)；

圖2螢光增強倍數與聯胺濃度的關係曲線；(f/f0-1)：波長為408nm的螢光發射相對強度變化量，其中f為測試樣品在408nm處的螢光發射強度，f0為sensor1在408nm處的螢光發射強度。插圖為相對螢光強度變化量與n2h4濃度關係的線性擬合關係圖。

具體實施方式

實施例1

a.咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在500ml三口瓶中，將溴代乙醛縮二乙醇(47.1g，239.1mmol)於溶於1mol/l的hcl(200ml)和乙醇(50ml)的混合溶液中，攪拌30min，回流反應1h，冷卻至室溫，加入nahco3調至近中性，加入2-氨基吡啶(15.0g，159.4mmol)，室溫反應2h。反應完畢，乙酸乙酯提取(150ml×3)，飽和食鹽水洗滌(100ml×3)，減壓蒸乾溶劑得咪唑並[1,2-a]吡啶棕色油狀物11.7g，收率62.2％。

b.3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在250ml單口瓶中，在氮氣保護及0℃條件下，將咪唑並[1,2-a]吡啶(6.0g，50.8mmol)溶於thf(80ml)，分批次加入nis(13.7g，60.9mmol)，室溫反應1h。反應完畢，向反應液中加入100ml的水，乙酸乙酯提取(150ml×3)，飽和食鹽水洗滌(100ml×3)，無水硫酸鎂乾燥，減壓蒸乾溶劑得黃色固體3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶5.9g，收率47.3％。

c.3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在500ml三口瓶中，在氮氣保護條件下，將3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶(10.0g，41.0mmol)、pdcl2(pph3)2(0.3g，0.4mmol)、cui(0.1g，0.4mmol)依次加入無水乙腈(200ml)中，然後加入et3n(8.3g，82.0mmol)和三甲基矽基乙炔(8.1g，82.0mmol)，回流反應3h。反應完畢，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘渣用甲醇(150ml)溶解，加入無水碳酸鉀(5.7g，41.0mmol)在室溫攪拌30min，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得粗品，粗品過矽膠柱(流動相為pe:ea＝20:1)，得3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶白色固體4.0g，收率69.0％。

1hnmr(400mhz，cdcl3)：δ8.30(d,j＝6.8hz,1h),7.88(s,1h),7.66(d,j＝9.1hz,1h),7.32-7.27(m,1h),6.95(td,j＝6.8,0.9hz,1h),3.82(s,1h)。

d.3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮的製備

在250ml雙口瓶中，在氮氣保護下，將3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶(3.5g，24.6mmol)溶於乾燥的thf(100ml)，加入pdcl2(pph3)2(0.4g，0.5mmol)、cui(0.1g，0.5mmol)和et3n(3.7g，36.9mmol)，然後緩慢滴加苯甲醯氯(6.9g，49.2mmol)，室溫反應4h。反應完畢，抽濾，濾渣用thf(100ml)重新溶解，濾除不溶性雜質，純水(30ml×3)洗滌，無水硫酸鎂乾燥，減壓蒸除溶劑，過矽膠柱(流動相為pe:ea＝15:1)，得3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮黃色固體2.6g，收率42.7％。

1hnmr(400mhz,cdcl3)：δ8.51(d,j＝6.8hz,1h),8.21(d,j＝8.0hz,3h),7.75(d,j＝9.0hz,1h),7.65(t,j＝7.3hz,1h),7.55(t,j＝7.6hz,2h),7.47-7.38(t,1h),7.10(t,j＝6.8hz,1h)。

實施例2

a.咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

b.3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

c.3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在500ml三口瓶中，在氮氣保護條件下，將3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶(10.0g，41.0mmol)、pdcl2(pph3)2(0.3g，0.4mmol)、cui(0.1g，0.4mmol)依次加入無水乙腈(200ml)中，然後加入et3n(5.0g，49.2mmol)和三甲基矽基乙炔(4.8g，49.2mmol)，回流反應3h。反應完畢，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘渣用甲醇(150ml)溶解，加入無水碳酸鉀(5.7g，41.0mmol)在室溫攪拌30min，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得粗品，粗品過矽膠柱(流動相為pe:ea＝20:1)，得3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶白色固體2.5g，收率42.5％。

1hnmr(400mhz，cdcl3)：δ8.30(d,j＝6.8hz,1h),7.88(s,1h),7.66(d,j＝9.1hz,1h),7.32-7.27(m,1h),6.95(td,j＝6.8,0.9hz,1h),3.82(s,1h)。

d.3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮的製備

在250ml雙口瓶中，在氮氣保護下，將3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶(3.0g，21.1mmol)溶於乾燥的thf(100ml)，加入pdcl2(pph3)2(0.15g，0.2mmol)、cui(0.04g，0.2mmol)和et3n(2.6g，25.3mmol)，然後緩慢滴加苯甲醯氯(3.0g，21.1mmol)，室溫反應4h。反應完畢，抽濾，濾渣用thf(100ml)重新溶解，濾除不溶性雜質，純水(30ml×3)洗滌，無水硫酸鎂乾燥，減壓蒸除溶劑，過矽膠柱(流動相為pe:ea＝15:1)，得3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮黃色固體1.7g，收率33.5％。

1hnmr(400mhz,cdcl3)：δ8.51(d,j＝6.8hz,1h),8.21(d,j＝8.0hz,3h),7.75(d,j＝9.0hz,1h),7.65(t,j＝7.3hz,1h),7.55(t,j＝7.6hz,2h),7.47-7.38(t,1h),7.10(t,j＝6.8hz,1h)。

實施例3

a.咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

b.3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

c.3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在500ml三口瓶中，在氮氣保護條件下，將3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶(10.0g，41.0mmol)、pdcl2(pph3)2(0.6g，0.8mmol)、cui(0.2g，0.8mmol)依次加入無水乙腈(200ml)中，然後加入et3n(12.4g，122.9mmol)和三甲基矽基乙炔(12.1g，122.9mmol)，回流反應3h。反應完畢，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘渣用甲醇(150ml)溶解，加入無水碳酸鉀(22.7g，163.9mmol)在室溫攪拌30min，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得粗品，粗品過矽膠柱(流動相為pe:ea＝20:1)，得3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶白色固體4.2g，收率72.1％。

1hnmr(400mhz，cdcl3)：δ8.30(d,j＝6.8hz,1h),7.88(s,1h),7.66(d,j＝9.1hz,1h),7.32-7.27(m,1h),6.95(td,j＝6.8,0.9hz,1h),3.82(s,1h)。

d.3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮的製備

在250ml雙口瓶中，在氮氣保護下，將3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶(3.0g，21.1mmol)溶於乾燥的thf(100ml)，加入pdcl2(pph3)2(0.4g，0.6mmol)、cui(0.1g，0.6mmol)和et3n(6.4g，63.3mmol)，然後緩慢滴加苯甲醯氯(8.9g，63.3mmol)，室溫反應4h。反應完畢，抽濾，濾渣用thf(100ml)重新溶解，濾除不溶性雜質，純水(30ml×3)洗滌，無水硫酸鎂乾燥，減壓蒸除溶劑，過矽膠柱(流動相為pe:ea＝15:1)，得3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮黃色固體2.4g，收率46.6％。

1hnmr(400mhz,cdcl3)：δ8.51(d,j＝6.8hz,1h),8.21(d,j＝8.0hz,3h),7.75(d,j＝9.0hz,1h),7.65(t,j＝7.3hz,1h),7.55(t,j＝7.6hz,2h),7.47-7.38(t,1h),7.10(t,j＝6.8hz,1h)。

實施例4

a.咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

b.3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

c.3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在500ml三口瓶中，在氮氣保護條件下，將3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶(10.0g，41.0mmol)、pdcl2(pph3)2(0.6g，0.8mmol)、cui(0.2g，0.8mmol)依次加入無水乙腈(200ml)中，然後加入et3n(6.2g，61.5mmol)和三甲基矽基乙炔(6.0g，61.5mmol)，回流反應3h。反應完畢，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘渣用甲醇(150ml)溶解，加入無水碳酸鉀(11.3g，82.0mmol)在室溫攪拌30min，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得粗品，粗品過矽膠柱(流動相為pe:ea＝20:1)，得3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶白色固體3.3g，收率57.2％。

1hnmr(400mhz，cdcl3)：δ8.30(d,j＝6.8hz,1h),7.88(s,1h),7.66(d,j＝9.1hz,1h),7.32-7.27(m,1h),6.95(td,j＝6.8,0.9hz,1h),3.82(s,1h)。

d.3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮的製備

在250ml雙口瓶中，在氮氣保護下，將3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶(3.0g，21.1mmol)溶於乾燥的thf(100ml)，加入pdcl2(pph3)2(0.3g，0.4mmol)、cui(0.1g，0.4mmol)和et3n(4.3g，42.2mmol)，然後緩慢滴加苯甲醯氯(7.4g，52.8mmol)，室溫反應4h。反應完畢，抽濾，濾渣用thf(100ml)重新溶解，濾除不溶性雜質，純水(30ml×3)洗滌，無水硫酸鎂乾燥，減壓蒸除溶劑，過矽膠柱(流動相為pe:ea＝15:1)，得3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮黃色固體2.3g，收率44.3％。

1hnmr(400mhz,cdcl3)：δ8.51(d,j＝6.8hz,1h),8.21(d,j＝8.0hz,3h),7.75(d,j＝9.0hz,1h),7.65(t,j＝7.3hz,1h),7.55(t,j＝7.6hz,2h),7.47-7.38(t,1h),7.10(t,j＝6.8hz,1h)。

實施例5

a.咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

b.3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

c.3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在500ml三口瓶中，在氮氣保護條件下，將3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶(10.0g，41.0mmol)、pdcl2(pph3)2(0.3g，0.4mmol)、cui(0.1g，0.4mmol)依次加入乾燥的dmf(200ml)中，然後加入et3n(10.4g，102.4mmol)和三甲基矽基乙炔(10.1g，102.4mmol)，回流反應3h。反應完畢，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘渣用甲醇(150ml)溶解，加入無水碳酸鉀(17.0g，122.9mmol)在室溫攪拌30min，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得粗品，粗品過矽膠柱(流動相為pe:ea＝20:1)，得3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶白色固體4.1g，收率70.4％。

1hnmr(400mhz，cdcl3)：δ8.30(d,j＝6.8hz,1h),7.88(s,1h),7.66(d,j＝9.1hz,1h),7.32-7.27(m,1h),6.95(td,j＝6.8,0.9hz,1h),3.82(s,1h)。

d.3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮的製備

在250ml雙口瓶中，在氮氣保護下，將3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶(3.0g，21.1mmol)溶於乾燥的thf(100ml)，加入pdcl2(pph3)2(0.3g，0.4mmol)、cui(0.1g，0.4mmol)和et3n(4.3g，42.2mmol)，然後緩慢滴加苯甲醯氯(4.5g，31.7mmol)，室溫反應4h。反應完畢，抽濾，濾渣用thf(100ml)重新溶解，濾除不溶性雜質，純水(30ml×3)洗滌，無水硫酸鎂乾燥，減壓蒸除溶劑，過矽膠柱(流動相為pe:ea＝15:1)，得3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮黃色固體2.2g，收率41.5％。

1hnmr(400mhz,cdcl3)：δ8.51(d,j＝6.8hz,1h),8.21(d,j＝8.0hz,3h),7.75(d,j＝9.0hz,1h),7.65(t,j＝7.3hz,1h),7.55(t,j＝7.6hz,2h),7.47-7.38(t,1h),7.10(t,j＝6.8hz,1h)。

實施例6

a.咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

b.3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

同實施例1

c.3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶的製備

在500ml三口瓶中，在氮氣保護條件下，將3-碘咪唑並[1,2-a]吡啶(10.0g，41.0mmol)、pdcl2(pph3)2(0.6g，0.8mmol)、cui(0.2g，0.8mmol)依次加入乾燥的dmf(200ml)中，然後加入et3n(10.4g，102.4mmol)和三甲基矽基乙炔(8.1g，82.0mmol)，回流反應3h。反應完畢，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑，殘渣用甲醇(150ml)溶解，加入無水碳酸鉀(11.3g，82.0mmol)在室溫攪拌30min，抽濾，濾液減壓蒸除溶劑得粗品，粗品過矽膠柱(流動相為pe:ea＝20:1)，得3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶白色固體3.8g，收率65.6％。

1hnmr(400mhz，cdcl3)：δ8.30(d,j＝6.8hz,1h),7.88(s,1h),7.66(d,j＝9.1hz,1h),7.32-7.27(m,1h),6.95(td,j＝6.8,0.9hz,1h),3.82(s,1h)。

d.3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮的製備

在250ml雙口瓶中，在氮氣保護下，將3-乙炔咪唑並[1,2-a]吡啶(3.5g，24.6mmol)溶於乾燥的thf(100ml)，加入pdcl2(pph3)2(0.4g，0.5mmol)、cui(0.1g，0.5mmol)和et3n(5.0g，49.2mmol)，然後緩慢滴加苯甲醯氯(6.9g，49.2mmol)，室溫反應4h。反應完畢，抽濾，濾渣用thf(100ml)重新溶解，濾除不溶性雜質，純水(30ml×3)洗滌，無水硫酸鎂乾燥，減壓蒸除溶劑，過矽膠柱(流動相為pe:ea＝15:1)，得3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮黃色固體2.7g，收率44.2％。

1hnmr(400mhz,cdcl3)：δ8.51(d,j＝6.8hz,1h),8.21(d,j＝8.0hz,3h),7.75(d,j＝9.0hz,1h),7.65(t,j＝7.3hz,1h),7.55(t,j＝7.6hz,2h),7.47-7.38(t,1h),7.10(t,j＝6.8hz,1h)。

對以上實施例製得的3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮(sentor1)進行聯胺螢光探針功能測試：

3-(咪唑並[1,2-a]吡啶-3-基)-1-苯基-2-炔-1-丙酮(sentor1)與聯胺反應，生成芳香聯胺化合物(1-nh2nh2)，測定反應產物(1-nh2nh2)的螢光發射光譜強度與聯胺濃度的關係曲線(圖1)，以及其螢光增強倍數與聯胺濃度的關係曲線(圖2)。

綜上所述，sentor1本身並無螢光，與聯胺反應後反應產物1-nh2nh2具有螢光，且螢光發射光譜強度隨著聯胺濃度增加而增強。同時聯胺濃度在0-0.35mm時，1-nh2nh2的螢光增強倍數與聯胺濃度呈線性關係，線性回歸方程：y＝0.66903+107.05472x，r＝0.99337。因此，sentor1可用於檢測聯胺濃度，聯胺檢測限為0.253ppb。基於上述分析結果，sensor1作為螢光探針通過測定螢光強度的變化，得到n2h4的濃度，並且檢測精度高。在環境分析檢測中具有良好的應用價值和前景。