一种基于三氰基二氢呋喃的可视化检测水合肼的荧光探针的合成方法及应用

1.本发明涉及荧光探针制备技术领域，具体涉及一种基于三氰基二氢呋喃的可视化检测水合肼的荧光探针的合成方法及应用。


背景技术：

2.水合肼是精细化工中一种重要的试剂，在化学、医药、农药等领域发挥着重要作用，并被用于抗结核、抗糖尿病、除草剂、调节植物生长、缓蚀剂、火箭推进剂和染料的合成过程。然而水合肼虽然有用，但其毒性和潜在致癌作用不容忽视。在制造、运输、使用和处置过程中，水合肼可经呼吸道或皮肤吸收，对肝、肺、肾和神经系统造成严重害。目前，水合肼已被美国环境保护局(epa)列为可致癌物质，并定义阈限值为10mg/l。然而，针对水合肼定量检测的荧光探针却相对很少，而且大多数荧光探针存在着一些局限性，如在酸性条件下使用、合成工艺复杂、反应速度慢或灵敏度低等问题。因此，研制具有理想灵敏度、响应速度和生物相容性的有效荧光探针实现对水合肼的定量检测具有重要意义。
3.目前关于传统手段检测水合肼小分子的方法主要由以下几种：电化学方法、颜色比对法、分光光度法、滴定法、高效液相色谱。由于通过荧光探针法检测水合肼操作简单，误差相对较小，灵敏度更高，近些年来得到了许多科研人员的关注。值得一提的是，荧光探针相较于那些传统的检测手段而言，是可以实现传统手段不可能实现的在活体内对识别物进行精细化的荧光成像。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种基于三氰基二氢呋喃的可视化检测水合肼的探针的合成方法，其结构如式i所示：
[0005][0006]
制备式i所示化合物的方法，具体包括如下步骤：
[0007]
1)将如式ⅱ所示的2-二氰亚甲基-3-氰基-4,5,5-三甲基-2,5-二氢呋喃与对硝基苯甲醛在乙醇中通过哌啶催化反应生成如式ⅲ所示化合物；
[0008][0009]
2)将如式ⅲ所示的化合物在乙醇中利用氯化亚锡中还原生成如式ⅳ所示化合物；
[0010][0011]
3)将如式ⅳ所示化合物在乙酸中与邻苯二甲酸酐反应生成如式ⅰ所示目标产物；
[0012]
本发明探针的使用方法：将探针溶于n,n二甲基甲酰胺中(dmf)和磷酸缓冲溶液中，室温下进行测试。加入水合肼后，邻苯二甲酰胺基团断裂，进而引起荧光基团的荧光发生变化，反应过程如下所示：
[0013][0014]
本发明的有益效果在于：(1)合成简单，易纯化；(2)对水合肼具有较高的选择性和抗干扰能力；(3)检测过程简单快捷，无需大型仪器，检测结果裸眼可见；(4)该探针以tcf为荧光团，发射波长长，光学性能稳定，水溶性高而且具有较大的斯托克斯位移。
附图说明
[0015]
图1为本发明合成的探针在dmf/pbs缓冲溶液中加入水合肼前后的颜色变化，从左到右依次是黄色，无色。
[0016]
图2为本发明合成的探针在dmf/pbs缓冲溶液中加入水合肼，fe
2+
，ni
2+
，mg
2+
，ag
+
，hg
2+
，cu
2+
，al
3+
，cd
2+
，cr
3+
前后的颜色变化，从左到右依次为不加水合肼，加水合肼，fe
2+
，ni
2+
，mg
2+
，ag
+
，hg
2+
，cu
2+
，al
3+
，cd
2+
，cr
3+
，颜色变化依次为黄色，无色，黄色，黄色，黄色，黄色，黄色，黄色，黄色，黄色，黄色。
[0017]
图3为本发明合成的探针的核磁共振氢谱。
[0018]
图4为本发明合成的探针的核磁共振碳谱。
[0019]
具体实施方法
[0020]
下述实施例所述的实验方法，如无特殊说明，均属常规方法；所述药品和溶剂，均可从商业途径购买或已有文献合成。
[0021]
反应如下所示：
[0022][0023]
式ⅰ[0024]
实施例1：式ⅰ的制备
[0025]
将式ⅳ(90.7mg,0.3mmol)和邻苯二甲酸酐(103.7mg,0.7mmol)溶于20ml乙酸中，125℃加热回流17个小时，冷却静置析出红棕色固体，通过抽滤收集滤饼，所得滤饼即为产品(产量：92mg,产率70.91％)
[0026]
核磁表征：1h nmr(400mhz,dmso)δ8.09(d,j＝7.8hz,2h),7.97(d,j＝25.1hz,
5h),7.64(d,j＝7.7hz,2h),7.30(d,j＝16.3hz,1h),1.83(s,6h).13c nmr(101mhz,dmso)δ177.57,175.36,167.15,146.63,135.35,134.14,132.00,130.24,127.97,124.03,116.59,113.11,112.27,111.27,100.45,100.00,55.16,25.54.
[0027]
实施例2：可视化检测水合肼的探针的应用
[0028]
将该探针溶于dmf/pbs缓冲溶液中，配制成1.0
×
10-5
mol/l的探针溶液；将离子水溶液浓度均为3.0
×
10-3
mol/l；测样时取3ml探针溶液，加入1μl测试溶液，在加入水合肼后，溶液颜色发生变化。


技术特征：
1.本发明涉及一种基于三氰基二氢呋喃的可视化检测水合肼的探针，其特征在于，结构如式ⅰ所示：2.根据权利要求书1所述的水合肼探针的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将如式ⅱ所示的2-二氰亚甲基-3-氰基-4,5,5-三甲基-2,5-二氢呋喃与对硝基苯甲醛在乙醇中通过哌啶催化反应生成如式ⅲ所示化合物；2)将如式ⅲ所示的化合物在乙醇中利用氯化亚锡中还原生成如式ⅳ所示化合物；3)将如式ⅳ所示化合物在乙酸中与邻苯二甲酸酐反应生成如式ⅰ所示目标产物；3.根据权利要求书2所述的水合肼探针的合成方法，其特征在于，所述步骤1)中，溶剂为乙醇，式ⅱ与对硝基苯甲醛的摩尔比为1:5，温度为78℃，反应时间为2.5小时。4.根据权利要求书2所述的水合肼探针的合成方法，其特征在于，所述步骤2)中，溶剂为乙醇，式ⅲ与氯化亚锡的摩尔比为1:1.8，温度为80℃，反应时间为7小时。5.根据权利要求书2所述的水合肼探针的合成方法，其特征在于，所述步骤3)中，溶剂为乙酸，式ⅳ与邻苯二甲酸酐的摩尔比为1:2.3，温度为125℃，反应时间为17小时。

技术总结
本申请公开了一种可视化检测水合肼的探针的合成方法及应用，所述的探针具有式Ⅰ所示结构本发明所涉及的探针以三氰基二氢呋喃为荧光团。该合成过程简单，反应条件温和，易纯化，产率高，可以灵敏的检测出样品中的水合肼。该探针在溶剂中呈黄色，加入水合肼后变为无色，裸眼可见，故通过颜色变化指示样品中的水合肼的存在。该方法操作简单，造价低廉，在环境科学等领域具有重要的实际应用价值。实际应用价值。实际应用价值。


技术研发人员：杨小凤 杜彦洁 于海银 周晓燕 宋维佳
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2022.03.22
技术公布日：2022/6/7