一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于精细有机合成技术领域，具体涉及到一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针及其制备方法和应用。


背景技术：

2.汞离子是一种严重危害人类健康的剧毒重金属离子，广泛分布于空气、水、土壤等各种环境介质中，并容易通过食物链等方式在人体内富集转化成有机汞，且不易降解，汞离子能与细胞内的某些功能基团形成螯合物，破坏相应酶或蛋白在体内的正常功能，导致许多疾病的产生，如水俣病、发育迟缓、神经功能障碍等。
3.目前，虽然有很多传统的金属离子检测方法，如电感耦合等离子质谱、原子吸收光谱法、气相色谱法、高效液相色谱法、循环伏安法等，但是这些方法不仅需要昂贵的仪器设备，还存在样品前处理复杂，操作专业性高等问题。
4.相较于传统的分析检测方法，荧光探针法具有操作简单、检测速度快，检测范围广，灵敏度高及生物相容性好等优点，目前已被应用于对汞离子等金属离子的检测中。
5.近年来，人们研究了很多有机荧光探针用于汞离子的检测，如罗丹明内酰胺类荧光探针、香豆素类荧光探针检测汞离子等，但是依然存在很多不足之处，如离子干扰性强，反应时间长等。


技术实现要素：

6.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
7.鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。
8.因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针。
9.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针，该荧光探针名称为：12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，其结构式为：
[0010][0011]
本发明的再一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针的制备方法。
[0012]
为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针的制备方法，包括，脱氢枞酸经过甲酯化、溴代和双硝化反应，制得12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯；12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯经过fe/hcl还原，制得12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯；12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱异丙基脱氢枞酸甲酯与2,2
′‑
吡啶酮反应生成12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯；12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯与4
‑
二甲氨基苯硼酸反应，生成12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，即得所述汞离子荧光探针。
[0013]
作为本发明所述脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针的制备方法的一种优选方案，其中：所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯，其制备方法，包括，将脱氢枞酸溶于甲苯中，加入过量二氯亚砜进行反应，反应结束后真空旋干，加入过量甲醇进行甲酯化反应，反应结束后真空旋干，加入乙醇溶解，放置结晶，得到脱氢枞酸甲酯固体；其中，所述脱氢枞酸与甲苯的用量比为1g:1.5～3ml，脱氢枞酸与二氯亚砜的用量比为1g:0.3～0.4ml，脱氢枞酸与甲醇的用量比为1g:1～3ml，所述脱氢枞酸与二氯亚砜的反应温度为75～80℃，反应时间为3～5h，所述甲酯化反应温度为75～80℃，反应时间为3～5h；
[0014]
将脱氢枞酸甲酯固体溶于乙腈中，加入n
‑
溴代丁二酰亚胺，避光常温反应，反应结束后真空旋干，二氯甲烷洗涤两次并旋干，加入甲醇，加热溶解，放置冷却结晶，得到12
‑
溴代脱氢枞酸甲酯固体；其中，所述脱氢枞酸甲酯与乙腈的用量比为1g:5～8ml，反应时间为22～25h，所述加热甲醇温度为60～65℃，所述脱氢枞酸甲酯与n
‑
溴代丁二酰亚胺的质量比为1.0～1.5:1；
[0015]
将12
‑
溴代脱氢枞酸甲酯加入发烟硝酸和浓硫酸的混合酸中，并在冰浴条件下进行双硝化反应，反应结束后倒入适量冰水混合物中，用乙酸乙酯萃取三次，水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水各洗一次，无水硫酸钠干燥，旋干，并用适量甲醇重结晶，得到淡黄色的12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯针状固体；其中，所述12
‑
溴代脱氢枞酸甲酯与发烟硝酸的用量比为1g:6～7ml，所述12
‑
溴代脱氢枞酸甲酯与浓硫酸的用量比为1～3g:1ml，所述硝化反应在冰浴条件下反应时间为0.5～1.5h。
[0016]
作为本发明所述脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针的制备方法的一种优选方案，其中：所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯，其制备方法包括，
[0017]
将12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯溶于乙醇中，然后加入过量铁粉，再加入蒸馏水、浓盐酸，加热条件下进行还原反应，石油醚：丙酮＝2:1进行tlc监测，反应结束后用乙酸乙酯萃取三次，水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水各洗一次，无水硫酸钠干燥，真空旋干，得到油状的粗品12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯；其中，
[0018]
所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯与hfip的用量比为1g:4～5ml，所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯与铁粉的质量比为1:1.2～1.3，12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯与盐酸的用量比为0.1～0.12g:1ml；
[0019]
所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯与蒸馏水的用量比为1g：44～46ml；
[0020]
所述fe/hcl还原温度为40～50℃，反应时间为2～3h。
[0021]
作为本发明所述脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针的制备方法的一种优选方案，其中：所述12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，其制备方法包括，
[0022]
将2,2
′‑
吡啶酮溶于乙醇中，然后将12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯溶于乙酸中，混合乙酸
‑
乙醇反应体系，氮气保护，85～95℃下回流反应约12h，石油醚:丙酮＝2:1进行tlc监测，反应结束后，真空旋干，用乙酸乙酯萃取三次，水洗三次，饱和碳酸钠溶液和饱和食盐水各萃取一次，无水硫酸钠干燥，用石油醚:乙酸乙酯＝100:1
‑
20:1过柱提纯，得到灰白色固体12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯；其中，
[0023]
所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯与4
‑
二甲氨基苯硼酸的摩尔比为1:1.5～2；
[0024]
所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯与pd(pph3)4的摩尔比为9～10:1；
[0025]
所述12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯与2,2
′‑
吡啶酮的摩尔比为1.1～1.2:1。
[0026]
作为本发明所述脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针的制备方法的一种优选方案，其中：所述12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯的制备方法，包括，
[0027]
将12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯溶于甲苯和乙醇中，然后加入4
‑
二甲胺基苯硼酸、k2co3溶液、pd(pph3)4，在氮气保护下80～100℃回流反应12h，石油醚:丙酮＝2:1进行tlc监测；
[0028]
反应结束后，真空旋干，用乙酸乙酯萃取三次，水洗三次，饱和碳酸钠溶液萃和饱和食盐水各萃取一次，无水硫酸钠干燥，用石油醚:乙酸乙酯＝50:1
‑
10:1过柱提纯，得到纯的橙红色固体12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯。
[0029]
本发明的另一个目的是，克服现有技术中的不足，提供一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针在检测汞离子中的应用。
[0030]
作为本发明所述应用的一种优选方案，其中：所述的12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯作为荧光探针对检测汞离子的光谱反应，该荧光探针在汞离子的作用下，荧光强度降低至猝灭，对汞离子的最低检测限(lod)低至nm级别，达到10.3nm。
[0031]
作为本发明所述应用的一种优选方案，其中：所述的12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,
10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯作为荧光探针对汞离子的检测不受其他共存离子的干扰。
[0032]
作为本发明所述应用的一种优选方案，其中：所述的12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯作为荧光探针在检测环境水样和海鲜食物中汞离子的应用。
[0033]
本发明有益效果：
[0034]
本发明利用天然产物可再生资源歧化松香中提取的脱氢枞酸为原料制备的脱氢枞酸基喹喔啉类化合物，在365nm紫外光照射下产生橙红色的荧光，并能专一性的与汞离子络合，橙色荧光迅速猝灭，响应时间低至10s，最低检侧限为10.3nm，该化合物还可作为荧光探针用于检测环境水和海鲜食物中的汞离子。
[0035]
本发明提供一种脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针，该荧光探针可专一性与汞离子络合后，在365nm紫外等照射下橙色荧光发生猝灭，可用于检测汞离子的含量，本发明脱氢枞酸基喹喔啉类汞离子荧光探针的制备方法，利用从天然可再生资源歧化松香中提取到的脱氢枞酸为原料，经过一系列化学反应制得，原料合成简单，为大量生产奠定基础。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0037]
图1为本发明12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯与汞离子作用的紫外吸收光谱和荧光发射光谱，及在日照和365nm紫外灯照射下与汞离子作用前后的对比图；其中，图1a为加入hg2 离子前后的紫外吸收光谱图及日照下的照片，图2b为加入hg
2
离子前后的荧光发射光谱图及365nm紫外灯下的照片。
[0038]
图2为本发明12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯与汞离子作用的灵敏性结果图(a)和标准曲线图(b)。
[0039]
图3为本发明12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯与不同金属离子的选择性结果图。
[0040]
图4为本发明12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯与汞离子，及其他金属离子对探针的干扰性结果图。
[0041]
图5为本发明12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯作为荧光探针对汞离子的反应时间结果图。
[0042]
图6为本发明12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯作为荧光探针检测环境水和海鲜食物中的hg
2
的应用图。
具体实施方式
[0043]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
[0044]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0045]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。本发明中的原料，无特殊说明，均为普通市售产品。
[0046]
实施例1
[0047]
脱氢枞酸基喹喔啉类化合物的合成方法，合成过程为：
[0048][0049]
具体步骤如下：
[0050]
(1)12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯的制备：脱氢枞酸经过甲酯化、溴代和双硝化反应制得，具体过程如下：
[0051]
准确称取脱氢枞酸30g溶于60ml甲苯中，加入11ml的二氯亚砜在78
‑
82℃中回流反应3h，结束后真空旋干，加入60ml甲醇，继续在78
‑
82℃下回流反应3h，反应结束后真空旋干，再加入60ml乙醇溶解，放置结晶，得到脱氢枞酸甲酯固体；
[0052]
准确称取脱氢枞酸甲酯5g，溶于30ml乙腈中，加入n
‑
溴代丁二酰亚胺4g，避光常温下反应24h，真空旋敢，二氯甲烷洗涤两次并旋蒸，100ml甲醇加热溶解，放置冷却结晶，得到12
‑
溴代脱氢枞酸甲酯白色固体；
[0053]
准确称取12
‑
溴代脱氢枞酸甲酯3g溶于19ml发烟硝酸和1.5ml的浓硫酸的混合酸中，在冰浴条件下反应1h，反应结束后倒入冰水混合物中，用乙酸乙酯萃取三次，水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液合饱和食盐水各洗一次，无水硫酸钠干燥，旋干，并用适量甲醇溶解，静置重结晶，得到淡黄色的12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯针状固体，得率为88.2％。
[0054]
(2)12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯的制备
[0055]
准确称取12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯0.44g溶于2.105ml乙醇中，依次加入铁粉0.56g，盐酸4ml，蒸馏水20ml，于50ml圆底烧瓶中，45℃下搅拌反应2.5h，反应结束后用乙酸乙酯萃取三次，蒸馏水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水各洗一次无水硫酸钠干燥，真空旋干，得到油状的粗产物12
‑
溴13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯，得率85.16％。
[0056]
(3)12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,
1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯的制备
[0057]
准确称取2,2
′‑
吡啶酮0.424g和12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯0.382g分别溶于40ml无水乙醇和10ml冰乙酸中，然后依次加入配有搅拌器、温度计和回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，反应体系氮气保护，在85～95℃下加热至回流进行反应，反应12小时左右至完全(tlc跟踪监测)。反应结束后用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，蒸馏水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水各洗一次，有机相经无水硫酸钠干燥、过滤，真空旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝100:1～20:1过柱提纯，得到灰白色固体粗产物12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，得率为75.25％。
[0058]
(4)12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯的制备
[0059]
准确称取12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯0.557g溶于30ml甲苯和15ml乙醇中，依次加入4
‑
二甲氨基苯硼酸0.33g，2mol/l的k2co3溶液6ml，pd(pph3)40.115g于配有搅拌器、温度计和回流冷凝管的100ml三口烧瓶中，在氮气保护下加热至90℃回流12h左右至反应完全(tlc跟踪监测)；
[0060]
反应结束后用乙酸乙酯萃取三次，合并有机相，蒸馏水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水各洗一次，有机相经无水硫酸钠干燥、过滤，真空旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝50:1～10:1过柱提纯，得到纯的橙红色固体12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，得率为78.62％。
[0061]
产物表征数据为：m.p 229.5～231℃；ir(kbr,cm
‑
1)：819,1161,1250,1523,1609,1724,2856,2927,3430；1h nmr(600mhz,dmso
‑
d6)δ8.26(d,j＝4.44hz,1h),8.22(d,j＝4.44hz,1h),8.08(d,j＝7.74hz,1h),8.00(d,j＝7.74hz,1h),7.97
–
7.91(m,2h),7.82(s,1h),7.67(d,j＝8.64hz,2h),7.34(dd,j＝7.4,4.9hz,1h),7.30(dd,j＝7.4,4.9hz,1h),6.87(d,j＝8.7hz,2h),3.65(s,3h),3.61(dd,j＝18.5,6.5hz,1h),3.22
–
3.16(m,1h),2.97(s,6h),2.25(dd,j＝12.6,0.7hz 1h),1.95
–
1.46(m,8h),1.34(s,3h),1.28(s,3h)；13c nmr(150mhz,dmso
‑
d6)δ177.95,157.50,157.31,150.55,150.20,150.13,149.84,147.87,138.90,137.31,136.75,136.06,131.27,130.61,126.80,125.76,123.85,123.63,123.09,122.97,111.83,51.93,47.10,44.99,40.11,37.52,37.22,35.96,25.37,24.13,20.65,18.04,16.31；esi
‑
ms:m/z[m h] calcd for c38h39n5o2598.3182,found[m h] 598.3183.
[0062]
实施例2
[0063]
准确称取12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯59.7mg溶于10ml乙腈中，配制成1
×
10
‑3m的储备液，取100μl母液用乙腈
‑
水溶液(乙腈:水＝1:9)稀释成10ml浓度为1
×
10
‑5m的探针溶液，加入100μm的hg
2
的汞离子至探针溶液中，日光下溶液颜色由淡黄色变为无色，并测定其紫外吸收光谱，而在365nm紫外灯下观察，探针由橙色变为无色，测定其荧光发射光谱。
[0064]
如图1所示，1a：日照下化合物加入hg
2
前后的照片；1b：365nm紫外灯下化合物加入hg
2
前后的照片，加入hg
2
的溶液的橙色荧光猝灭，说明该化合物能够与hg
2
发生作用促使荧光发生猝灭。
[0065]
实施例3
[0066]
准确称取12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,
7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯59.7mg溶于10ml乙腈中，配制成1
×
10
‑3m的储备液，取100μl母液用乙腈
‑
水溶液(乙腈:水＝1:9)稀释成10ml浓度为1
×
10
‑5m的探针溶液，将汞离子溶于乙腈
‑
水溶液(乙腈:水＝1:9)中配置成浓度为0～100μm的溶液。
[0067]
用荧光分光光度计测得不同汞离子浓度对12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯的荧光发射光谱的影响，结果如图2所示。
[0068]
结果表明，随着体系中汞离子浓度的不断增加，该化合物的荧光强度逐渐减弱，直至完全猝灭，由此说明，该化合物可以作为灵敏性检测汞离子的荧光探针。
[0069]
实施例4
[0070]
准确称取12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯59.7mg溶于10ml乙腈中，配制成1
×
10
‑3m的母液，取100μl母液用乙腈
‑
水溶液(乙腈:水＝1:9)稀释成10ml浓度为1
×
10
‑5m的探针溶液，同时将各种金属离子溶于乙腈
‑
水溶液(乙腈:水＝1:9)配制成1
×
10
‑4m的溶液，用荧光分光光度计测定不同金属离子对12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯的荧光发射光谱的影响，结果如图3所示。
[0071]
结果表明，只有汞离子的加入能使溶液体系的荧光强度明显减弱至猝灭，而通过加入其他金属离子如na

，zn
2
，ca
2
，cu
2
，fe
2
，mn
2
，mg
2
，co
2
，cs
2
，cd
2
，k

，sn
2
，ni
2
，la
3
，in
3
，cu

，pb
2
，ga
3
，fe
3
，al
3
，ag

，cr
3
等对比参照观察，溶液的荧光光谱并没有发生明显显著的变化，其他金属离子不会导致化合物荧光的猝灭，由此说明，该化合物可以作为一种有效的专一性识别汞离子的荧光探针。
[0072]
实施例5
[0073]
准确称取12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯59.7mg溶于10ml乙腈中，配制成1
×
10
‑3m的母液，取100μl母液用乙腈
‑
水溶液(乙腈:水＝1:9)稀释成10ml浓度为1
×
10
‑5m的探针溶液，并加入100μm汞离子与探针反应。
[0074]
在探针(10μm) hg
2
(100μm)的反应溶液中，分别加入100μm的na

，zn
2
，ca
2
，cu
2
，fe
2
，mn
2
，mg
2
，co
2
，cs
2
，cd
2
，k

，sn
2
，ni
2
，la
3
，in
3
，cu

，pb
2
，ga
3
，fe
3
，al
3
，ag

，cr
3
等金属离子，在激发波长425nm的条件下测得其荧光发射光谱，结果如图4所示。
[0075]
结果表明，加入其他金属离子时，12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯与汞离子作用后的荧光强度未受到明显影响，由此说明，其他金属离子未对该化合物检测汞离子造成影响，表明该化合物对检测汞离子的抗干扰能力强。
[0076]
实施例6
[0077]
准确称取12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯59.7mg溶于10ml乙腈中，配制成1
×
10
‑3m的母液，取100μl母液用乙腈
‑
水溶液(乙腈:水＝1:9)稀释成10ml浓度为1
×
10
‑5m的探针溶液。
[0078]
加入100μm的hg
2
的汞离子至探针溶液中，测定了不同时间下12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯的荧光发射强度，结果如图5所示。
[0079]
结果表明，加入汞离子后，荧光迅速猝灭，反应时间为10s。
[0080]
由此说明，该化合物可以作为一种快速检测汞离子的荧光探针。
[0081]
实施例7
[0082]
采集南京市玄武湖湖水，南京林业大学紫湖溪河水，实验室自来水三种水样，通过慢速定性滤纸过滤去除悬浮颗粒。
[0083]
购买海鲜样品大黄鱼和对虾，采用消化法进行预处理，取1g海鲜样品用5ml浓硝酸浸泡过夜，85℃煮沸，冷却后，用2mol/lnaoh溶液调节ph至7.0，最后用去离子水稀释样品至100ml。
[0084]
准确称取12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯59.7mg溶于10ml乙腈中，配制成1
×
10
‑3m的母液，取100μl母液用乙腈与预处理的样品(v/v＝1:9)的混合溶液稀释成10ml浓度为1
×
10
‑5m的探针溶液。
[0085]
加入不同浓度的hg
2
(0、10、30、70μm)，测定了在实际水样和海鲜样品中12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯的荧光发射强度，并对其不同样品的荧光强度绘制标准曲线，结果如图6所示。
[0086]
根据线性拟合方程计算回收率，结果如表1所示。
[0087]
表1.化合物测定环境水和海鲜食物中hg
2
的应用
[0088][0089]
结果表明，5个实际样品在600nm处的荧光强度与hg
2
浓度之间存在良好的线性关系。
[0090]
且在环境水样和海鲜食品中对hg
2
具有良好的荧光回收率，由此说明，该化合物能够作为有效检测环境水样和海鲜食品中的hg
2
的荧光探针。
[0091]
实施例8
[0092]
脱氢枞酸基喹喔啉衍生物的制备方法的优化：
[0093]
试验1：准确称取12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯0.381g溶于40ml无水乙醇中，加入2,2
′‑
吡啶酮0.424g，通入n2，85℃下回流反应12h；
[0094]
反应结束后，用乙酸乙酯萃取三遍，水洗三遍，用饱和na2co3溶液和饱和食盐水各萃取一次，无水naso3干燥，真空旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝100:1～10:1过柱提纯，得到灰
白色纯的12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，得率为51％。
[0095]
试验2：准确称取12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯0.381g溶于40ml无水乙醇中，加入2,2
′‑
吡啶酮0.424g，对甲苯磺酸19mg，通入n2，85℃下回流反应12h；
[0096]
反应结束后，用乙酸乙酯萃取三遍，水洗三遍，用饱和na2co3溶液和饱和食盐水各萃取一次，无水naso3干燥，真空旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝100:1～10:1过柱提纯，得到灰白色纯的12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，得率为68％。
[0097]
试验3：准确称取12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯0.381g和2,2
′‑
吡啶酮0.424g溶于40ml无水乙醇中，加入10ml乙酸，混合乙酸
‑
乙醇体系，通入n2，90℃下回流反应12h；
[0098]
反应结束后，用乙酸乙酯萃取三遍，水洗三遍，用饱和na2co3溶液和饱和食盐水各萃取一次，无水na2so4干燥，真空旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝100:1～10:1过柱提纯，得到灰白色纯的12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，得率为75％。
[0099]
试验4：准确称取12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯0.381g和2,2
′‑
吡啶酮0.424g溶于40ml冰乙酸中，通入n2，120℃下回流反应12h；
[0100]
反应结束后，用乙酸乙酯萃取三遍，水洗三遍，用饱和na2co3溶液和饱和食盐水各萃取一次，无水na2so4干燥，真空旋干，用石油醚：乙酸乙酯＝100:1～10:1过柱提纯，得到灰白色纯的12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯，得率为60％。
[0101]
表2不同条件下2
‑
溴
‑4‑
芳基苯并咪唑类化合物的产率
[0102][0103][0104]
注：/表示无催化剂。
[0105]
从表2可以看出，试验3的条件相对于其他反应条件较高的反应得率，因此采用此优选条件进行反应。
[0106]
实施例9
[0107]
12
‑
溴13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯制备方法的优化(乙醇代替hfip)
[0108]
(a)准确称取12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯0.44g溶于2.105ml乙醇中，依次加入铁粉0.56g，盐酸4ml，蒸馏水20ml，于50ml圆底烧瓶中，45℃下搅拌反应2.5h，反应结束后用乙酸乙酯萃取三次，蒸馏水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水各洗一次无水硫酸钠干燥，真空旋干，得到油状的粗产物12
‑
溴13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯。得率85.16％。
[0109]
(b)准确称取12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯0.44g溶于2.105ml hfip(1,1,1,
3,3,3
‑
六氟代
‑2‑
丙醇)中，依次加入铁粉0.56g，盐酸4ml，蒸馏水20ml，于50ml圆底烧瓶中，45℃下搅拌反应2.5h，反应结束后用乙酸乙酯萃取三次，蒸馏水洗三次，饱和碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水各洗一次无水硫酸钠干燥，真空旋干，得到油状的粗产物12
‑
溴13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯。得率83.24％。
[0110]
可以看出，制备中间产物12
‑
溴13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯时用乙醇替代hfip，产物得率对比变化不大，反应条件更加环保，使用毒性更小的乙醇能减少对实验人员的伤害。
[0111]
本发明利用从天然可再生资源歧化松香中提取的脱氢枞酸为原料，脱氢枞酸经过酰氯化，与甲醇合成脱氢枞酸甲酯，脱氢枞酸甲酯与nbs(n
‑
溴代丁二酰亚胺)生成12
‑
溴
‑
脱氢枞酸甲酯，12
‑
溴
‑
脱氢枞酸甲酯与浓硫酸和发烟硝酸反应，硝化合成12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯，12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯在盐酸与铁粉的作用下被还原成12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯，12
‑
溴
‑
13,14
‑
二氨基脱氢枞酸甲酯与2,2
′‑
吡啶酮缩合引入喹喔啉结构，再继续与4
‑
二甲氨基苯硼酸偶联生成目标产物12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯；该化合物能够快速识别hg2 ，可作为检测hg2 的探针，推测其机理为hg2 与吡啶和喹喔啉上的n络合导致探针荧光发生猝灭。
[0112]
本发明硝化反应分离提纯方法改为用甲醇重结晶，提纯操作简单，纯度和得率得到提升，也节省了硅胶溶剂等耗材成本。
[0113]
本发明在使用铁粉和盐酸还原二硝基反应过程中使用乙醇代替hfip，在保证了产率的前提下，更换了毒性更小的有机溶剂，减少了对实验人员的伤害。
[0114]
本发明在制备12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯过程中，采用温和的乙酸作催化剂，提升了产物的产率。
[0115]
本发明针对关键中间体12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯上的二硝基进行还原，并与2,2
‑
二吡啶二酮进行反应，在脱氢枞酸母体结构上引入喹喔啉结构，再对结构进行设计，最终合成目标化合物12
‑
(4
‑
(二甲氨基)苯基)
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯。在制备该荧光探针时，针对其制备工艺，做出过一些探究实验，主要体现在：
[0116]
(1)对双硝化反应产物的分离提纯方法，摒弃之前的柱层析方法，采用甲醇重结晶，不仅能够提高其纯度，也能节省硅胶溶剂等成本。
[0117]
(2)在酯化双硝的还原反应过程中，使用无水乙醇替代毒性大的hfip作为溶剂，更加绿色环保，减少对实验人员的伤害。
[0118]
(3)在制备12
‑
溴
‑
7,10a
‑
二甲基
‑
2,3
‑
二(吡啶
‑2‑
基)
‑
5,6,6a,7,8,9,10,10a
‑
八氢萘[2,1
‑
f]喹喔啉
‑7‑
甲酯时，采用适量的冰乙酸代替对甲苯磺酸催化剂，不仅能为反应提高酸性环境，同时产率也有一定的提高。
[0119]
(4)先缩合引入喹喔啉结构，再经偶联反应合成最终探针，也提高了每一步产物的得率。
[0120]
本发明公开了一种脱氢枞酸基喹喔啉类荧光探针及其制备方法和应用，相比于现有的汞离子检测技术，例如原子吸收光谱法，电感耦合等离子体质谱法等，荧光探针技术具有灵敏性高，选择性强，操作简便等优点。
[0121]
本发明利用天然产物脱氢枞酸为原料，经过酰氯化和甲酯化反应合成脱氢枞酸甲
酯，再与与nbs反应生成产物12
‑
溴脱氢枞酸甲酯，产物再经双硝化合成关键中间体12
‑
溴
‑
13,14
‑
二硝基脱氢枞酸甲酯，该中间体经过fe/hcl还原反应生成12
‑
溴
‑
13,14
‑
双氨基脱氢枞酸甲酯，与2,2
‑
二吡啶二酮缩合生成喹喔啉中间体，该中间体继续与4
‑
二甲氨基苯硼酸反应生成目标化合物。经试验验证，该化合物能选择性的与汞离子络合，并在10s反应时间导致橙色荧光猝灭，达到实时检测汞离子的效果，最低检测限达到10.3nm，同时该化合物被应用于检测环境水样和海鲜食物中的汞离子，因此该化合物可作为专一性荧光探针快速检测汞离子，具有很好的应用前景。
[0122]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。