本发明属精细有机合成技术领域，涉及一种用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针及其制备方法。
背景技术：
肼是一种重要的化学试剂，可作为强还原剂和高活性碱，广泛应用于医药、纺织品、催化剂、农药、航空等领域。同时肼又是一种剧毒的化学品，可经皮肤、口腔、鼻腔等途径被人体吸收，进而对肾脏、肺、肝脏以及中枢神经系统造成损伤。因此，开发一种能够灵敏而高效地检测肼的分析方法具有非常重要的意义。
与传统的检测方法相比，荧光探针因具有选择性好、灵敏度高、操作简便、成本低廉、响应迅速、可实时监测等诸多优点，逐渐成为一种十分重要的分析检测手段。利用6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺与4-(溴甲基)苯酚乙酸酯为原料合成用于检测肼的新型比率型荧光探针，暂无相关报道。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针，能满足使用需求。本发明所要解决的另一技术问题是提供1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶的制备方法。
为实现解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针，为1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶，其结构式为：
所述的用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针的制备方法：6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺与4-(溴甲基)苯酚乙酸酯进行季铵化反应，得到1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶；反应式为：
所述的用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针的制备方法，在乙腈中6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺与4-(溴甲基)苯酚乙酸酯发生季铵化反应，得到1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶，具体的制备方法包括：
(1)将0.12mol6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺、0.12～0.20mol4-(溴甲基)苯酚乙酸酯、0.5-1.0l无水乙腈依次加入配有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下80-90℃回流反应10-12h；
(2)反应液经蒸馏回收溶剂后，得到1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶粗产物；
(3)1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶粗产物用经硅胶色谱柱(二氯甲烷:甲醇＝15:1)层析、甲醇重结晶后，得到淡黄色粉末1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶。
所述的1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶在检测肼中的应用。
所述的1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶在制备异长叶烷基比率型荧光探针中的应用。
所述的1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶在作为异长叶烷基比率型荧光探针在检测肼中的应用。
有益效果：与现有技术相比，本发明利用6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺为原料，制备出新型的1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶，能专一性的识别溶液中的肼，在365nm紫外光照射下，溶液荧光由橘黄色变为亮蓝色，作为检测肼的比率型荧光探针具有合成方法简单、原料来源广泛、选择性好、灵敏度高、响应速度快(响应时间小于40s)、测极限达到4.8×10-8m等优点，具有很好的应用价值。
附图说明
图1是1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶与不同浓度肼作用的荧光光谱图；
图2是1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶与不同金属离子、阴离子、氨基酸以及胺作用的荧光光谱图；
图3是1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶与肼在不同时间反应的荧光光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶的制备，反应式如下：
具体过程如下：
将1.2mmol6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺、1.6mmol4-(溴甲基)苯酚乙酸酯、18ml无水乙腈依次配有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下85℃回流反应11h。反应液经蒸馏回收溶剂后，得到1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶粗产物，再经经硅胶色谱柱(二氯甲烷:甲醇＝15:1)层析、甲醇重结晶得到淡黄色粉末1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶。得率为27.3％，纯度为99.6％，熔点为187.2-187.7℃。1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ:9.29(d,j＝4hz,2h),8.36(d,j＝4hz,2h),7.66(d,j＝4hz,2h),7.45(d,j＝4hz,1h),7.25(d,j＝8hz,2h),6.84(d,j＝8hz,1h),5.91(s,2h),2.90-2.94(m,1h),2.27(s,3h),2.24(s,1h),1.99-2.02(m,1h),1.80(d,j＝8hz,2h),1.73(d,j＝4hz,1h),1.60-1.64(m,1h),1.48-1.52(m,1h),1.33(s,3h),1.19-1.23(m,2h),0.95(s,3h),0.75(s,3h),0.60(s,3h)；13cnmr(100mhz,cdcl3)δ:169.44,159.60,153.99,151.72,144.88,131.50,130.59,128.42,128.23,122.83,121.64,116.98,62.97,58,56.48,57.47,55.31,50.54,48.06,47.25,44.83,44.65,38.86,37.27,32.81,29.85,28.33,26.00,25.29,24.75,22.91,22.10；hrms(m/z):[m-br] calcdforc31h37n4o2,497.2911；found,497.2916。
实施例2
将1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶溶于pbs缓冲溶液配制成1×10-5m的溶液，将肼分别溶于pbs缓冲液中配成浓度为0,0.5×10-5,1×10-5,1.5×10-5,2×10-5,2.5×10-5,3×10-5,3.5×10-5,4×10-5,4.5×10-5,5×10-5,6×10-5,7×10-5,8×10-5,9×10-5,1×10-4m的溶液。采用荧光光谱滴定法在荧光分光光度计上测得不同浓度的肼对1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶的荧光发射光谱，如图1所示。结果表明，随着溶液中肼浓度的逐渐升高，该探针在595nm处的荧光强度逐渐降低，而在447nm处的荧光强度逐渐增强。而且，根据公式lod＝3σbi/m，并结合实验所得数据(σbi＝1.29×10-9m，m＝0.0798)计算得到该探针对肼的检测限(lod)为4.8×10-8m。由此说明，该化合物可作为灵敏性检测肼的比率型荧光探针。
实施例3
将1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶溶于pbs缓冲溶液中配制成1×10-5m的溶液，同样将不同金属离子、阴离子、氨基酸以及胺溶于pbs缓冲液中配成浓度为1×10-4m的溶液。采用荧光光谱滴定法在荧光分光光度计上测得不同不同金属离子、阴离子、氨基酸以及胺对1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶的荧光发射光谱，如图2所示。结果表明，肼的加入能使溶液的橘黄色荧光消失而蓝色荧光增强，而加入金属离子(ag ,mg2 ,pb2 ,zn2 ,al3 ,hg2 ,na ,ca2 ,fe3 ,fe2 ,ni2 ,cd2 )、阴离子(f-,br-,i-,no3-,co32-,hco3-,so42-,so32-,aco-,po43-,h2po4-,scn-,hs-)、氨基酸(丙氨酸、精氨酸、谷氨酸、缬氨酸、半胱氨酸、同型半胱氨酸、赖氨酸、色氨酸、丝氨酸、组氨酸、亮氨酸、谷胱甘肽)以及其他胺(氨、甲胺、月桂胺、乙二胺、羟胺、二异丙基乙胺、三乙胺、尿素、硫脲、哌啶、正丁胺、苯胺)等参照对比观察，溶液的荧光光谱并没有发生显著的变化。由此说明，该化合物可以作为专一性识别肼的荧光探针。
实施例4
将1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶溶于pbs缓冲溶液配制成1×10-5m的溶液，然后在其中加入肼浓度为1×10-4m的pbs缓冲液。采用荧光光谱滴定法在荧光分光光度计上测得1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶与肼在0,15,30,45,60,75,90,105,120,135,150,165,180,200,225,250,275,300,350,400,450s作用的荧光发射光谱，如图3所示。结果表明，当肼加入探针溶液之后，随着反应时间的增加，该探针的荧光强度比率值(f447nm/f595nm)在40s内迅速升高并达到稳定。由此说明，该化合物可作为快速型检测肼的比率型荧光探针。
1.一种用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针，其特征在于，其结构式为：
2.权利要求1所述的用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针的制备方法，其特征在于：6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺与4-(溴甲基)苯酚乙酸酯进行季铵化反应，得到1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶；反应式为：
3.根据权利要求2所述的用于检测肼的异长叶烷基比率型荧光探针的制备方法，其特征在于，在乙腈中6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺与4-(溴甲基)苯酚乙酸酯发生季铵化反应，得到1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶，具体的制备方法包括：
(1)将0.12mol6,6,10,10-四甲基-4-(吡啶-4-基)-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-2-胺、0.12～0.20mol4-(溴甲基)苯酚乙酸酯、0.5-1.0l无水乙腈依次加入配有搅拌器的三口烧瓶中，在氮气保护下80-90℃回流反应10-12h；
(2)反应液经蒸馏回收溶剂后，得到1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶粗产物；
(3)1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶粗产物用经硅胶色谱柱(二氯甲烷:甲醇＝15:1)层析、甲醇重结晶后，得到淡黄色粉末1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶。
4.权利要求1所述的1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶在检测肼中的应用。
5.权利要求1所述的1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶在制备异长叶烷基比率型荧光探针中的应用。
6.权利要求1所述的1-(4-乙酰氧基苄基)-4-(2-氨基-6,6,10,10-四甲基-6,7,8,9,10,10α-六氢-5h-6α,9-桥亚甲基苯并喹唑啉-4-基)溴化吡啶在作为异长叶烷基比率型荧光探针在检测肼中的应用。
技术总结