[发明专利]一类罗丹明B-三嗪化合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明一类罗丹明B-三嗪化合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：金属元素与生命科学、环境科学、医学等领域有着密不可分的联系。在生物体内，金属离子参与生命过程，在许多生理过程中起着广泛和重要的作用。微量金属离子的定量检测在药物、食品、临床和环境检测方面是非常重要的，而发展高选择性、高灵敏性的金属离子荧光探针则有着重要的意义。

荧光探针技术作为灵敏度高、选择性好，快速、方便、可视检测金属离子的重要手段在化学相关学科中有广泛应用。荧光探针通过与目标物质选择性作用，使结合前后的荧光增强或猝灭、波长及峰形、荧光寿命等参数变化，将微观领域的作用通过光信息表现出来，从而实现在分子水平上的原位实时检测，达到对金属离子、分子的有效识别。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，在分析化学、生物化学、环境科学、医药学等领域中各种离子检测、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。

罗丹明作为经典的荧光染料，荧光量子产率高，光谱性能优越、结构简单、易于修饰，是探针化合物设计中的常选荧光基团，在金属离子荧光探针研究中备受关注。文献报道较多的荧光增强型罗丹明探针主要集中于对Hg²⁺、Cu²⁺、Fe³⁺等离子的识别检测。铝、铬、铜等作为环境和生物相关元素，其新颖的检测方法研究，特别是结构简单，灵敏度高、选择性优越的Al³⁺和Cr³⁺荧光探针设计研究意义重大。文献报道在罗丹明分子上引入三乙烯四胺或二乙烯三胺，分别合成了Cr³⁺或Fe³⁺荧光探针；也报道了能使细胞中Cr³⁺成像的二茂铁取代的罗丹明探针、以及基于能量共振转移机理的萘酰亚胺-罗丹明荧光探针。我们研究组报道了以罗丹明B为母体基团设计合成的系列三角架型、杯芳烃型及席夫碱型对特定金属离子选择识别的荧光探针。

在生物体系、生理过程、环境及食品安全等领域对微量金属离子的高灵敏、高选择性检测和识别研究具有广泛的应用价值。发现有别于传统的有机荧光染料分子，使其测试成本低廉、样品处理简单、测定方法快捷，并能同时检测多种金属离子、性能优越的荧光探针具有研究价值。荧光光谱法由于操作简单，不需要昂贵的仪器设备，更具有应用价值。但是由于大部分的显色剂需要经过萃取、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。荧光信号在灵敏度上具有无可比拟的优越性，目前，检测Al³⁺的罗丹明类荧光探针未见报道，而Cr³⁺荧光探针研究极为有限，Cu²⁺探针的选择性和灵敏度还有待提高。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荧光探针试剂在多领域具有应用价值。

三嗪类化合物中的三聚氯氰是含氮的六元杂环，环上的3个氮原子可与金属离子配位。碳原子作为亲电中心极易与胺类亲核试剂发生反应，利用三聚氯氰环上3个氯原子的反应活性差异，控制反应条件可实现进行分级取代反应，从而实现在三嗪环上选择性的引入荧光取代基进行分子设计和结构修饰。

发明内容：本发明的目的在于合成灵敏度和选择性优越的罗丹明B-三嗪荧光或比色试剂，并用于金属离子的荧光和比色测定或作为离子探针，通过控制反应温度、使用不同的缚酸剂及选择溶剂，用罗丹明B乙二胺或罗丹明B酰肼分步反应，取代三聚氯氰环上的1个或2个氯原子，或用二乙醇胺对剩余未取代的氯原子再取代，分别合成得到系列不同取代的罗丹明-三嗪化合物。在特定的介质条件下，利用荧光光谱和紫外-可见吸收光谱，化合物作为荧光和比色试剂能高灵敏、高选择性地检测特定金属离子。

制备的荧光或比色化合物结构通式如下：

式中，取代基R₁为罗丹明B乙二胺基，R₂为罗丹明B酰肼基，R₃为二乙醇胺基。