一种以萘酰亚胺为核的近红外荧光传感分子的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于有机化学领域，具体涉及一种以萘酰亚胺为核的新型的近红外荧光传 感分子。
【背景技术】
[0002] 汞是严重危害人类健康的一种重金属。它可以通过皮肤，呼吸，肠胃等途径进入到 生物内部，对生物体的大脑，肝脏，肺，免疫系统以及中枢神经系统造成威胁。因此汞成为目 前全球最引人关注的污染物之一。检测汞离子的方法有很多种，例如，原子发射光谱法，原 子吸收光谱法，电化学方法等。由于这些方法一般都需要复杂的样品处理，昂贵的仪器设 备，而且比较耗时，所以不便于操作。荧光作为一种新的检测手段，具有操作简单、选择性 好、响应速度快、灵敏度高等优点，可以广泛应用于生物化学、环境化学、医学等领域。近年 来，关于检测汞离子的荧光探针报导较多，但是，大部分荧光探针的激发波长相对较短，容 易对细胞产生伤害，穿透能力也较弱。而近红外光荧光探针则可以较好地弥补这些弱点。因 此，发展新型的检测汞离子的近红外荧光探针具有非常重要的意义。
[0003] 自上世纪90年代初，Vollmann等人报道了芳胺核取代的萘酰亚胺类化合物方面的 工作以来，萘酰亚胺作为一种强电子受体和大η体系，被广泛应用于太阳能电池、有机场效 应晶体管、超分子自组装、分子识别等领域。2012年，我们课题组首次报道了一种基于萘酰 亚胺的荧光探针，可用于汞离子的有效检测。该化合物的溶液在没有汞离子时，由于其存在 分子内扭曲的电荷转移，能量会以非辐射的形式释放，从而荧光非常微弱。但是，加入汞离 子之后，分子内的扭转收到抑制，能量以辐射跃迀的形式释放，体现出很强的红光发射。在 之前工作的基础上，我们通过合理的设计和巧妙的合成，得到一种以萘酰亚胺为核的新型 的近红外荧光传感分子NDI-5，它可以快速、高效、灵敏地检测环境中的汞离子，而且还可以 用于细胞内汞离子的检测。当被吸附在试纸上时，试纸条的检测可以被重复利用高达十次。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种以萘酰亚胺为核的近红外荧光传感分子 及其制备方法。该分子制备条件温和，具有良好的光电特性，能方便快捷地检测环境中的汞 离子，并可用于细胞中的检测。
[0005]以萘酰亚胺为核的焚光分子，具有式（I)所不的结构：
[0006]
[0007] 所述的萘酰亚胺为核的荧光分子的合成方法，包括以下步骤：
[0008] (1)将一定量的二氯异腈脲酸钠的水溶液加入到溴化钾的水溶液中，机械搅拌24 个小时之后抽滤得到白色固体DBI，其结构式为
[0009] (2)把1，4，5，8-萘四酸酐溶于浓硫酸溶液中，升温至120~130 °C之后向其中加入 一定量的DBI，继续反应20个小时，反应结束后把产物倒入到冰水中，减压抽滤得到淡黄色 固体1，其结构式为
[0010] (3)在氮气保护下，将化合物1溶于一定量的冰醋酸中，升温至120~130°C之后向 其中加一定量的2-乙基己胺，继续反应6小时，反应结束后冷却至室温，减压抽滤得到红色 固体；以体积为2:1的二氯甲烷和石油醚为淋洗剂，将粗产品经硅胶柱层析法分离提纯，真 空干燥，得到化合物2，结构式为
(4)在氮气保护下，将化合物2和3溶于乙二醇单甲醚中，其中化合物3为 玍120~130°C下回流搅拌4小时，待冷却至室温后，倒入水中，然后用 >录丨1^>兀年^^日_#^^机相并干燥，用旋转蒸发仪除去有机溶剂得到粗产品；以体积为1:2 的氯仿和乙酸乙酯为淋洗剂，将粗产品经硅胶柱层析法分离提纯，真空干燥，得到化合物4， 化合物4如下所示
[0012] (5)在氮气保护下，将化合物4和2-乙基己胺溶于DMF中，然后回流反应1小时，待冷 却至室温后倒入水中，然后用二氯甲烷萃取，合并有机相并干燥，再用旋转蒸发仪除去有机 溶剂得到粗产品，以1:1的氯仿和乙酸乙酯为淋洗剂，经经硅胶柱层析法分离提纯，真空干 燥，得到化合物(I)。
[0013] 该分子制备条件温和，具有良好的光电特性，能方便快捷地检测环境中的汞离子， 并可用于细胞中的检测。
[0014] 本发明还公开了上述化合物（I)作为近红外荧光传感分子的应用。能方便快捷地 检测环境或细胞中的汞离子。
[0015] 本发明具有以下优点：
[0016] (1)具有较快的响应时间，可以快速、适时地检测汞离子，如图2所示。
[0017] (2)发射波长位于近红外光谱范围内，具有较高的穿透能力和较小的背景干扰，可 以应用于检测生物体内的汞离子细胞成像，如图3所示。
[0018] (3)具有较高的灵敏度。
[0019] (4)能够吸附在试纸条上反复应用去检测汞离子，如图4所示。
【附图说明】
[0020] 图1为式（I)化合物NDI-5的合成路线图。
[0021] 图2为NDI-5对汞离子的响应时间图。
[0022] 图3为NDI-5的光物理性质图。
[0023]图4为NDI-5对汞离子的细胞成像图。
[0024]图5为NDI-5吸附在试纸条上检测汞离子的循环应用。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述。本领域技术人员应理解，下 面的实施例仅用于本说明，并不用于限制本发明的范围。
[0026] 下述实施例中所用的原料为市售产品，或可用本领域已知的方法合成得到。
[0027]实施例1化合物3和NDI-5的合成
[0028] (1)将二氯异腈脲酸钠(从天津希恩思购买的）（22g，lOOmmol)的水溶液(200mL)加 入到KBr(23.8g，200mL)的水溶液中（500mL)，机械搅拌反应24小时。反应结束后减压抽滤得 到白色滤饼，烘干后得到白色块状固体，DBI (22.8g，67.9 % :
[0029] (2)把1，4，5，8-萘四酸酐(5g，18.6mmol)(从上海达瑞购买的）溶于60mL浓硫酸中， 加热到130°C之后把DBI (12. lg，37mmol)缓慢的加入到1，4，5，8-萘四酸酐的浓硫酸溶液中 继续反应20小时。反应结束后冷却到室温，把反应物缓慢的倒入冰水中，减压抽滤得到淡黄 色固体。干燥之后得到产物l(6.13g，77.6%)S
[0030] (3)把l(7.5g，18.1mmol)溶于300mL冰醋酸中，加热至130°C之后往其中加入2-乙 基己胺（11.7g，90.5mmol).氮气保护下回流反应6小时，反应结束后冷却至室温，减压抽滤 得到红色滤饼，硅胶柱层析发分离提纯，以体积为1:2的二氯甲烷和石油醚为淋洗剂，得到 淡黄色粉末(3.33，42.8% )，并用1H匪R对结构进行表，证明该淡黄色粉末确实为化合物2 即&
' 〇
[0031 ] (4)在氮气保护下，将化合物2(324mg，0 · 50mmol)和3( 104mg，0 · 40mmol)溶于 16mL 的乙二醇单甲醚中，在125°C下回流搅拌4小时，然后停止加热。待冷却至室温后，倒入到 100mL的水中，然后用100mL的二氯甲烷萃取三次，合并有机相并用无水硫酸钠干燥有机溶 剂，用旋转蒸发仪除去有机溶剂得到粗产品；以体积为1:2的氯仿和乙酸乙酯为淋洗剂，将 粗产品经硅胶柱层析法分离提纯，真空干燥得到深红色固体，产率为42.8%，并用 1HNMR，MS
对结构进行了表征，证实该深红色固体确实为化合物4, S| ·_ ΧΗ NMR ， (300MHz，CDCl3)S(ppm):8.84(s，lH，ArH)，8.29(s，lH，ArH)，5.49(s，2H，ArH)，4·12(br， 8H，-N-CH2-)，3.99(br，4H，-N-CH2-)，2.04(s，6H，-CH 3)，1.93(s，6H，-CH3)，1.62(br，4H，_ CH2-) ,1.38-1.31(m,12H,-CH2-),0.97-0.89(m,12H,-CH3).m/z[M +]: 828.68,calcd., 827.37.
[0032] (5)氮