[发明专利]吡啶基三氮唑甲基取代的吖啶衍生物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明吡啶基三氮唑基取代的吖啶衍生物及其制备方法和应用属有机合成和分析化学领域。

背景技术：荧光探针技术作为高灵敏、高选择、快速、方便检测离子和分子的重要手段，在生命科学、环境科学领域有广泛的应用。建立在分子识别基础上的荧光探针技术，通过对特定目标分子、离子的选择性结合，实现识别信息通过相应的荧光信号传导转换为易于检测的光谱信号，从而实现在分子水平上的原位、实时检测。由于荧光分析的高灵敏和高选择性，实时原位检测，设备简单，并能提供丰富的光谱信息，在各种离子检测、DNA及蛋白质分子标记、细胞成像、免疫分析等方面发挥着重要作用。

吖啶环具有刚性平面共轭结构，荧光性能十分优越，也可以作为与DNA结合的嵌入分子部分，而且吖啶类化合物的荧光反应体系简单，不需外加催化剂，只要加入适当的酸碱体系中，就可以发荧光，且发光效率高，背景小；可在中性或碱性条件下测定DNA，已成为有发展前景的荧光分析试剂。吖啶类化合物由于具有抗菌、抗疟、抗癌活性，无论是在合成方法还是在应用研究方面都引起了人们的重视。文献报道的4,5-二[（N,N-二羟乙基）胺甲基）吖啶荧光探针，发现Cd²⁺能使探针具有荧光增强效应，当有Cu²⁺或I^-共存时，又使其荧光猝灭，再加入Hg²⁺后其荧光又增强，由此建立了这种吖啶衍生物的“开-关”分子开关模型。文献报道的N,N’-(4,5-吖啶二甲基)氮杂冠醚和N,N’-(4,5-吖啶二甲基)氮杂硫醚两种吖啶类荧光探针，分别对Hg²⁺和Gd²⁺具有较好的选择性识别作用，并应用于细胞的荧光显色。文献报道的4,5-二（N,N-二（吡啶-2-甲基）胺甲基）吖啶与锌离子的配合物对焦磷酸根离子有荧光猝灭效应，而磷酸根离子对此配合物的荧光具有增强效应。文献报道的较多吖啶类化合物主要集中在对DNA、RNA和生物大分子的识别检测。在离子的识别检测方面也主要集中在对金属离子，而对阴离子的识别检测相对较少。因此设计合成灵敏度高、选择性优越并对阴离子具有检测识别功能的吖啶类荧光探针具有研究意义和应用价值。文献报道了10,10′-二乙基-2,2′-二磺酸基双吖啶荧光探针，发现DNA对这种双吖啶衍生物的荧光具有较强的猝灭效应，并建立了以此为荧光探针测定DNA的荧光分析方法。

阴离子在医药、燃料、感光材料及化学试剂等领域具有广泛的应用，发现有别于传统的有机荧光试剂，使其测试成本低廉、样品处理简单、测定方法快捷、性能优越的荧光探针具有开发价值。荧光光谱法由于操作简单，无需昂贵仪器设备，更具应用价值。但是由于有些显色剂过程需要经过萃取、分离等复杂的预处理才能用于检测，关键的是检测的灵敏度和选择性不能满足越来越高的需求。碘是人体的必需微量元素之一，有“智力元素”之称，在生物体内，碘离子在许多生理过程中起着重要的作用，如神经活动、甲状腺功能调节等。此外碘还广泛用于医药、燃料、感光材料及化学试剂等，因此，碘离子的存在水平检测对生命科学和环境保护有重要意义。目前，检测碘离子的荧光探针已有报道，但吖啶类碘离子探针却鲜有报道。开发结构简单、合成方法简便、价格低廉、灵敏度和选择性优越的碘离子荧光探针试剂在相关领域具有应用价值。

发明内容：本发明的目的在于合成灵敏度和选择性优越的吖啶衍生物荧光和比色试剂。以无取代吖啶为起始原料，经分步反应，一次合成得到开链和环状两种吡啶基三氮唑基的吖啶衍生物。在特定的介质条件下，利用荧光光谱和紫外吸收光谱，衍生物作为荧光探针试剂能高灵敏、高选择性地检测微量碘离子。

制备的吡啶基三氮唑基取代的吖啶衍生物的化学结构式分别为：                                                

 式中a表示由两个吡啶基三氮唑基取代吖啶环4,5位得到的开链衍生物，b表示取代吖啶环4,5位得到的环状衍生物。衍生物a的化学名称为4,5-二[(4-吡啶-2-基)-1,2,3-三氮唑-1-甲基]吖啶，衍生物b的化学名称为4,5-[(4,4’-吡啶-2-基)-联-1,2,3-三氮唑-1,1’-二甲基]吖啶。

本发明以无取代吖啶，氯甲基甲醚，叠氮化钠，吡啶-2-乙炔为原料，以碘化亚铜为催化剂，分别以浓硫酸，N,N-二甲基甲酰亚胺，四氢呋喃/水为溶剂，分三步反应，合成制得两个吖啶衍生物，合成路线如下：