[发明专利]具有可见光调控顺反异构特性的偶氮苯羧酸衍生物及其用途和合成方法

说明书

本发明涉及到一种具有可见光调控顺反异构特性的偶氮苯羧酸衍生物及其用途和合成方法，偶氮苯羧酸衍生物结构式如下所示：本发明偶氮苯衍生物分子实现了在可见光范围内(蓝光和绿光调控)的顺反异构体的光调控，并且在苯环上构筑了可作为连接基团的羧酸基团，能够进一步应用于一些生物体系的调控，以实现对体系的无侵入性、可逆性调控。本发明具有合成方法简单，时间短，成本低，调控光源为可见光及其光调控效率高等优点，在调控一些化学生物学反应等方面具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种具有可见光调控顺反异构特性的偶氮苯羧酸衍生物及其用途和合成方法。

背景技术

偶氮苯化合物是一类偶氮基两端连接苯基的化合物。大多数情况下，该类化合物在紫外光区域显示很强的π-π^*跃迁，而在可见光区域显示较弱的n-π^*跃迁。偶氮苯类化合物有顺(Z)-反(E)两种异构体，顺式异构体具有非平面结构而反式异构体具有平面结构。一般情况下，反式异构体在紫外光照射条件下，可以转变为顺式异构体，而在加热或者可见光照射条件下，顺式异构体又可以可逆地转变为反式异构体。利用偶氮苯分子这种顺反异构体的变化来调控生物学反应，一直是生物分析研究的热点。

目前常用于生物分析的偶氮苯化合物，主要利用紫外光和可见光来调控顺反异构。这类偶氮苯化合物在365nm波长的紫外光照射下，从稳定的反式异构体，转换为顺式异构体；在可见光的条件下，顺式异构体又迅速的转换为反式异构体。这类调控反应，需要使用紫外光作为光响应刺激条件，鉴于紫外光对于生物体具有强大的杀伤力，能够使蛋白质变性以及核酸断裂等，从一定程度上限制了该类化合物在生物分析中的广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供具有可见光调控顺反异构特性的、且含有羧酸官能团的偶氮苯衍生物及其合成方法。其结构式如下所示，

本发明具有可见光调控顺反异构特性的偶氮苯羧酸衍生物的合成方法为：

(1)合成中间原料3，5-二甲氧基-4-氨基苯甲酸甲酯。以3，5-二甲氧基苯甲酸甲酯为起始原料，经硝化反应在4位引入硝基，并通过Pd/C和氢气试剂将亚硝基还原为氨基。

(2)合成偶氮苯羧酸衍生物。利用重氮盐法合成邻位甲氧基取代的偶氮苯，如果对位含有活泼的-OH或者-SH时，需要对其利用碘甲烷进行封闭，最后在碱性溶液中进行水解。

优选地，具有可见光调控顺反异构特性的偶氮苯羧酸衍生物的制备方法，包括如下合成步骤：

其中，化合物AZO-01，AZO-02为中间产物，化合物AZO-03为最终得到的目标产物。

优选地，步骤1以3，5-二甲氧基苯甲酸甲酯为原料，经硝化反应在4位引入硝基，并通过Pd/C试剂催化，和氢气将亚硝基还原为伯胺，再利用重氮盐合成偶氮苯，合成邻位含有四个甲氧基的偶氮苯(AZO-01)。

优选地，步骤1包括：

1)3，5-二甲氧基苯甲酸甲酯4.0-6.0，冰水浴条件下先向其中加入4-6mL的醋酸酐，再逐滴加入2-3mL浓硝酸，在冰水浴条件下，搅拌反应0.5-2h；

2)3,5-二甲氧基对硝基苯甲酸甲酯，催化剂(0.2g 10％Pd/C)，加入5-10倍体积甲醇进行溶解，而后逐渐向其中通入氢气，搅拌反应4-8h；