本發明屬于熒光探針的,尤其涉及一種羰基修飾的咪唑并[1,2-α]吡啶類熒光探針分子及其制備方法和應用。
背景技術:
1、近些年來,農藥在現代農業中得到了廣泛使用,在提高農業生產力方面發揮了舉足輕重的作用,直接促進了農產品的產出。然而,不合理地使用殺蟲劑會污染土壤、大氣、水體甚至是生態環境,增加食物和飲用水中殘留有害物質的風險。由于殺蟲劑自身所具有的高毒性和不可降解性,其長期殘留累積會對生態環境和人體健康造成極其嚴重的威脅。在種類眾多的農藥中,2,6-二氯-4-硝基苯胺(2,6-dichloro-4-nitroaniline,簡稱為dcn)是制備其它農藥(比如除草劑、殺蟲劑和消毒劑等)的重要原材料,經常用于防止棉鈴疫病和果蔬腐爛等病害。dcn的毒性很大,即使在濃度很低的情況下也會對人體產生不可逆的損害。一些研究表明,即使是低濃度接觸dcn也會導致免疫力下降、過敏反應、腎衰竭、中樞神經系統中毒甚至誘導癌癥的發生。針對這種情況,熒光檢測因具有快速、靈敏、檢測過程簡單、可實時監測等特點而受到廣泛關注。有機小分子熒光探針具有高靈敏度、高選擇性、合成表征簡單、反應時間短、修飾位點多、不破壞生物樣本等特點而受到研究人員廣泛地關注。
2、咪唑并吡啶衍生物是一類特殊的含氮稠環化合物,由于其特殊的生物活性而被廣泛地應用在醫藥領域。咪唑并吡啶類化合物的藥理作用主要包括抗有絲分裂、抗結核、抗病毒并且也可以作為幾種受體的拮抗劑。除了具有生理學意義之外,經過合理的結構修飾可以使其成為一種新型的熒光探針構筑骨架。例如,專利公開號cn?114763353a公開了一種基于咪唑并吡啶母核的熒光檢測試劑及其對信號分子h2s的檢測技術,該分子探針與信號分子硫化氫作用后,其2,4-二硝基苯醚基水解為羥基,在pbs(ph=7.4,10mm)緩沖溶液中發出紅色熒光。專利公開號cn?115215864a公開了一種檢測飲品粘度的熒光探針及其制備方法和應用,該探針含有雙吸電基團——溴代苯并咪唑和吲哚鎓,以及供電基團甲氧基苯基,由此形成的“a-a-d”結構的分子具備吸電性偏高的大極性有利于探針在飲品的大極性水相環境中具有良好的分散性,甲氧基苯基的自由旋轉特性有利于探針敏感地響應粘度的變化。從上述公開文獻可知,咪唑并吡啶母核上不同的修飾基團對熒光性能會產生顯著影響。
技術實現思路
1、針對有機小分子熒光染料在機農藥檢測中靈敏度低的技術問題,本發明提出一種羰基修飾的咪唑并[1,2-α]吡啶類熒光探針分子及其制備方法和應用,利用化合物在溶液中良好的熒光發射能力,其能夠實現對dcn較高靈敏度的識別,并且識別過程中具有良好的抗干擾能力。
2、為了達到上述目的,本發明的技術方案是這樣實現的:
3、一種羰基修飾的咪唑并[1,2-α]吡啶類熒光探針分子,該探針分子具有n1或n2的結構通式:
4、式中,r1=f、cl、br、i、cf3、coome、cn、h、me或ome;r2=cl、br、cf3、coome、h、me或ome;r3=f、cl、br、i、cf3、h、me或ome;n為0-11之間的正整數;優選的n為0、1、2、3、7或11。
5、羰基修飾的咪唑并[1,2-α]吡啶類熒光探針分子的制備方法,包括以下步驟:
6、(1)4-溴苯乙酮和帶有r3取代基的苯甲醛發生克萊森-施密特反應得到化合物1;
7、(2)帶有r1或r2取代基的2-氨基吡啶衍生物和化合物1發生環化反應得到化合物2;
8、(3)化合物2和不同氮烷基鏈長度的氨基苯乙烯或氨基苯基-1,3-丁二烯發生赫克偶聯反應得到目標產物。
9、所述步驟(1)中克萊森-施密特反應的操作方法為:將4-溴苯乙酮和帶有r3取代基的苯甲醛溶解到溶劑ⅰ中,并加入堿性催化劑,在室溫下進行反應6-24h。
10、所述帶有r3取代基的苯甲醛為對氟苯甲醛、對三氟甲基苯甲醛、苯甲醛、對甲基苯甲醛、對甲氧基苯甲醛等。
11、所述4-溴苯乙酮、帶有r3取代基的苯甲醛和堿性催化劑的摩爾比為1:(1-1.4):(1-2);4-溴苯乙酮與溶劑ⅰ的摩爾體積比為1:(4-6)mmol/ml;所述溶劑ⅰ包括體積比為1:(4-6)的水和乙醇;所述堿性催化劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸銫。
12、所述步驟(2)中環化反應的操作方法為:將帶有r1和r2取代基的2-氨基吡啶衍生物和化合物1溶解到溶劑ⅱ中,并加入催化劑,60-80℃反應12-24h。
13、所述帶有r1和r2取代基的2-氨基吡啶衍生物為2-氨基-4-溴吡啶、2-氨基-4-三氟甲基吡啶、2-氨基異煙酸甲酯、2-氨基吡啶、2-氨基-5-溴吡啶、2-氨基-5-三氟甲基吡啶、6-氨基煙酸甲酯、2-氨基-5-甲基吡啶、4,5-二溴吡啶-2-胺等。
14、所述化合物1、帶有r1和r2取代基的2-氨基吡啶衍生物和催化劑的摩爾比為1:(1-4):(2-5);化合物1與溶劑ⅱ的摩爾體積比為1:(2-5)mmol/ml。
15、所述催化劑包括摩爾比為2:1的醋酸銨和i2;所述溶劑ⅱ為三氯甲烷。
16、所述步驟(3)中赫克偶聯反應的操作方法為:將化合物2和不同氮烷基鏈長度的氨基苯乙烯或氨基苯基-1,3-丁二烯溶解到溶劑ⅲ中,并加入鈀催化劑和助劑,在惰性氣體氛圍中70-120℃反應12-24h。
17、所述不同氮烷基鏈長度的氨基苯乙烯或氨基苯基-1,3-丁二烯為4-二甲基氨基苯乙烯、4-二甲基氨基苯基-1,3-丁二烯、4-二乙基氨基苯乙烯、4-二乙基氨基苯基-1,3-丁二烯、4-二丙基氨基苯乙烯、4-二丙基氨基苯基-1,3-丁二烯、4-二丁基氨基苯乙烯、4-二丁基氨基苯基-1,3-丁二烯、4-二辛基氨基苯乙烯、4-二辛基氨基苯基-1,3-丁二烯、4-雙十二烷基氨基苯乙烯、4-雙十二烷基氨基苯基-1,3-丁二烯、
18、所述化合物2、不同氮烷基鏈長度的氨基苯乙烯或氨基苯基-1,3-丁二烯、助劑和鈀催化劑的摩爾比為1:(1.0-1.4):(1-5):(0.01-0.1);化合物2與溶劑ⅲ的摩爾體積比為1:(4-6)mmol/ml;所述溶劑ⅲ為n,n-二甲基甲酰胺、四氫呋喃或二甲基亞砜;所述鈀催化劑為四(三苯基膦)鈀、醋酸鈀、三(二亞芐基丙酮)二鈀、[1,1′-雙(二苯基膦)二茂鐵]二氯化鈀或雙三苯基膦二氯化鈀中任意一種或兩種以上;所述助劑為四丁基溴化銨、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸銫、甲醇鈉或醋酸鉀中任意一種或兩種以上。
19、一種羰基修飾的咪唑并[1,2-α]吡啶類熒光探針分子在農藥檢測中的應用。
20、將上述探針分子溶解在四氫呋喃溶液中,配置成羰基修飾的咪唑并[1,2-α]吡啶類化合物的稀溶液。上述稀溶液對dcn具有較好的特異性識別作用,當溶液中的dcn濃度逐漸增加時,化合物的熒光強度逐漸降低。并且在低濃度范圍內,化合物的熒光強度最大值與dcn濃度之間具有良好的線性關系。
21、本發明的有益效果:本發明提供的兩種羰基修飾的咪唑并[1,2-α]吡啶類熒光探針分子在四氫呋喃溶液中具有良好的發光性能。并且上述的探針分子還具有良好的溶致變色行為以及粘度依賴性熒光發射行為。兩種分子的稀溶液都能特異性檢測dcn分子,并且檢測過程具有良好的選擇性和抗干擾能力。這對于實際樣品中的dcn農藥殘留具有潛在的應用價值。