CN106800548A - 8‑苯并咪唑喹啉衍生物比率型pH探针及其制备方法和应用 - Google Patents
8‑苯并咪唑喹啉衍生物比率型pH探针及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及8‑苯并咪唑取代的喹啉衍生物及其制备方法和应用。具体制备方法为2‑甲基‑8‑(1H‑苯并咪唑)喹啉和羟基苯甲醛于极性溶剂中，加入催化剂，搅拌回流反应；回流反应结束后纯化得到苯并咪唑取代的喹啉衍生物。本发明的苯并咪唑喹啉衍生物为比率型pH荧光探针，该探针L呈现出较宽的pH响应且在4.5~6.0范围内具有较好的线性关系，相对标准偏差为0.993。此外，该探针还具有较好的光化学稳定性，对H+的响应不受金属离子的干扰且具有良好的可逆性。该探针对H+响应快、灵敏度高，pKa值为4.69。上述研究表明2‑羟基苯乙烯基‑8‑苯并咪唑喹啉有望成为新型比率型pH荧光探针。
Description
技术领域
本发明属于分析化学技术领域，尤其是涉及一种含双键、羟基苯、苯并咪唑取代的喹啉衍生物及其制备方法和应用。
背景技术
在环境检测和生物学领域，pH值是一个重要的指示参数，细胞内的pH值在细胞增生和凋亡，酶催化活性，离子转运及肌肉收缩等过程中扮演着重要角色。细胞内pH值的微小变化都可能引起细胞功能紊乱甚至诱发某些疾病。同时某些疾病发病前或受到外来污染物侵蚀时也会有道pH值出现波动。因此检测细胞内pH变化对研究细胞的生理和病理过程具有重要作用。
玻璃电极法是测定pH值的常用方法，但是由于其存在电化学干扰或机械损伤等缺陷，不适用于活体或极端pH值的测定。荧光探针检测法是基于电化学变化的pH值测定方法，是利用一些有机化合物的荧光特性来指示目标介质酸碱度的变化，因此借助荧光探针测量pH值的方法得到了广泛应用。荧光分析方法对细胞溶质的pH检测具有检测灵敏度高、检测速度快、选择性强、使用简便且对细胞没有损害性等优势。但同时具有结果的准确性容易受到外部环境、检测底物和光漂白、探针负载和留存等因素影响的缺点。因此比率型荧光探针的应用越来越受到关注。相比较on-off型荧光探针，比率型荧光探针在检测时通过荧光发射光谱图的两个峰的变化对H+的检测，使其具备了内在的自校准功能，因而检测结果更为准确和可靠。
发明内容
本发明提供一种含苯并咪唑取代的喹啉衍生物及其制备方法和应用，该探针L的合成成本低廉、操作简便、对H+选择性好、灵敏度高、响应速度快、可实现对pH定量滴定。
本发明技术方案为：一种苯并咪唑取代的喹啉衍生物，为羟基苯乙烯基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉，其特征在于，具体结构式如下：
所述的苯并咪唑取代的喹衍生物的制备方法，包括如下步骤：
1)2-甲基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉和羟基苯甲醛于极性溶剂中，加入催化剂，搅拌回流反应；
2)回流反应结束后纯化得到目标化合物苯并咪唑取代的喹啉衍生物；具体的反应式如下：
所述步骤1)2-甲基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉和羟基苯甲醛的摩尔比为1:0.8～3，所述的极性溶剂为甲醇或乙醇或丙醇或丁醇或戊醇，搅拌回流反应3～10小时。
所述步骤1)2-甲基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉和羟基苯甲醛的摩尔比为1:1.1，所述的极性溶剂为乙醇，搅拌回流反应4小时。
所述步骤1)催化剂为碱和酸，所述碱为哌啶或吡啶或N,N-二甲基吡啶或碳酸钠或碳酸钾；所述酸为乙酸或乙酸酐或硫酸。
所述步骤1)催化剂为哌啶和乙酸，哌啶：乙酸摩尔比＝1:1。
所述步骤2)的纯化步骤为反应液抽滤，滤饼用乙醇/二氯甲烷溶液重结晶。
所述的苯并咪唑喹啉衍生物或所述的方法在pH荧光探针的上的应用。
本发明有益效果：本发明的苯并咪唑喹啉衍生物pH荧光探针L，该探针L对pH响应快、灵敏度高，呈现出较宽的pH响应范围且在4.5～6.0范围内可实现定量滴定。探针L对H+的响应不受其它金属离子(Al3+，Ca2+，Cr3+，Mn2+，Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Ag+,Cd2+,Ba2+及Hg2+)的干扰，是一种高效的比率型pH荧光探针。
本发明的制备方法具有合成工艺简单、收率高、纯度高、成本低廉等优点。
与现有技术相比本发明的优点：本发明的比率型pH荧光探针合成方法简单，易于生产；对H+响应迅速，选择性好，灵敏度高且对氢离子的检测不受其他金属离子的干扰，克服了传统玻璃电极有电化学干扰的缺点和普通荧光探针检测时易受环境影响的缺点，具有自校准功能，可用于化学环境体系和生物细胞体系的pH检测。
附图说明
图1为实施例1所制备的荧光探针的荧光强度随pH变化的荧光发射光谱图。
图2为实施例1所制备的荧光探针I475nm/I565nm随pH值变化的线性关系图。
图3为实施例1所制备的荧光探针在pH＝7.00时对H+选择性响应的荧光发射光谱图。
图4为实施例1所制备的荧光探针在pH＝3.15时在金属离子干扰下对H+响应的荧光发射光谱图。
图5实施例1所制备的荧光探针进行可逆性测试的荧光发射光谱图。
具体实施方式
下面结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
实施例1 pH荧光探针2-对羟基苯乙烯基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉的合成
本实施例提供了2-对羟基苯乙烯基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉的合成方法，其主要步骤如下：
向50mL两口瓶中依次加入1.04g(4.015mmol)2-甲基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉，0.57g(4.672mmol)对羟基苯甲醛，20mL无水乙醇，1.6mL哌啶，0.9mL冰乙酸，加热搅拌回流4小时，冷却，有黄色固体析出，抽滤，乙醇、二氯甲烷重结晶，得产物1.24g，产率85.40％。1HNMR(400MHz,DMSO)δ13.40(s,1H),9.93(s,1H),8.93(dd,J＝7.4,1.3Hz,1H),8.50(d,J＝8.8Hz,1H),8.17(d,J＝8.8Hz,1H),8.14–8.06(m,1H),7.93(d,J＝7.1Hz,1H),7.85(t,J＝12.4Hz,2H),7.80–7.68(m,3H),7.35–7.20(m,2H),6.91(d,J＝8.6Hz,2H)；13CNMR(101MHz,DMSO)δ159.11,157.66,151.00,145.04,143.30,138.08,136.43,135.10,130.85,130.49,130.45,129.78,127.78,127.76,126.59,126.43,125.91,122.81,122.32,119.19,119.15,119.13,116.28,113.24。结构式如下：
测试溶液的配制
(1)储备液的配制程序：在10mL样品瓶中，用DMSO配制10-3mol/L的储备液待用。配制V(甲醇):V(Britton-Robinson缓冲溶液)＝9：1的不同pH值的缓冲溶液，用雷磁pH计进行监测。
(2)探针对pH变化的荧光发射光谱的测试：取2mL不同pH值的缓冲溶液，加入20μL的储备液进行荧光光谱测试
(3)选择性实验：取14份2mLpH＝7.00的缓冲溶液，各加入20μL的储备液和不同的金属离子(Al3+,Ca2+,Cr3+,Mn2+,Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Ag+,Cd2+,Ba2+及Hg2+)进行荧光发射光谱的测试。取2mLpH＝3.15的混合溶液加入20μL的储备液测定荧光发射。
(4)抗干扰测试：取15份2mLpH＝3.15的缓冲溶液，各加入20μL的储备液和不同的金属离子(Al3+,Ca2+,Cr3+,Mn2+,Fe3+,Co2+,Ni2+,Cu2+,Zn2+,Ag+,Cd2+,Ba2+及Hg2+)进行荧光发射光谱的测试。空白试样为未加入金属离子的试样。
(5)可逆性测试：取2mL的pH＝7.00的缓冲溶液加入20μL的储备液进行荧光发射测试，然后交替加入HCl和NaOH，用雷磁pH计进行测量，使溶液pH值交替达到7和4，再进行光谱测试，重复五次。
Claims (6)
1.8-苯并咪唑取代的喹啉衍生物，为2-(羟基)苯乙烯基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉，其特征在于，具体结构式如下：
R表示o-OH、m-OH、p-OH。
2.权利要求1所述的8-苯并咪唑取代的喹啉衍生物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)2-甲基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉和羟基苯甲醛于极性溶剂中，加入催化剂，搅拌回流反应3～10小时，优选4小时；
(2)回流反应结束后，抽滤，滤饼用乙醇/二氯甲烷溶液重结晶得到目标化合物苯并咪唑取代的喹啉衍生物；具体的反应式如下：
3.权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)2-甲基-8-(1H-苯并咪唑)喹啉和羟基苯甲醛的摩尔比为1:0.8～3.0，优选1:1.1，所述的极性溶剂为甲醇或乙醇或丙醇或丁醇或戊醇，优选乙醇。
4.权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)催化剂为碱和酸，所述碱为吡啶或哌啶或N,N-二甲基吡啶或碳酸钠或碳酸钾；所述酸为乙酸或乙酸酐或硫酸。
5.权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤(1)催化剂为哌啶和乙酸，配比碱:酸摩尔比＝1:1。
6.权利要求1所述的苯并咪唑取代的喹啉衍生物作为比率型pH荧光探针在检测化学体系pH中的应用。
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