[發明專利]一種螺吡喃-雙吡啶衍生物及其對銅（Ⅱ）的裸眼檢測

有效

• 申請號: 201811079422.7
• 申請日: 2018-09-17
• 公開（公告）號: CN109232594B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 趙宏偉;韓輝
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C07D491/052
• 分類號: C07D491/052;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明屬于生物探針材料的制備及其應用技術領域，為了解決目前螺吡喃衍生物的水溶性差，螺吡喃對光敏感，使得其對環境的要求很高，操作也較為復雜的問題，提供了一種螺吡喃衍生物及其對銅（Ⅱ）的裸眼檢測，該衍生物是在螺吡喃結構的基礎上另加上了兩個吡啶基團，該探針的結構式為；探針分子在加入銅離子前后，溶液顏色在60秒實現從無色至粉色的轉變，響應迅速，而加入其它陽離子時并無變化，因此可在有其他離子共存離子的干擾下實現對銅離子的選擇性檢測。高極性的結構大大提高了該探針的在水體系的溶解性。響應迅速而顯著。與Cu²⁺絡合以后，探針分子在可見光區產生吸收，從而實現裸眼檢測。

技術領域

本發明屬于生物探針材料的制備及其應用技術領域，具體涉及一種螺吡喃-雙吡啶衍生物及其對銅（Ⅱ）的裸眼檢測，該衍生物將光致變色分子螺吡喃與吡啶結合，可以裸眼檢測銅離子的探針。

背景技術

銅，是人體含量第三的過渡金屬元素，是蛋白質和酶的輔助因子，在許多基本的生物過程中發揮著至關重要的作用。然而，高濃度的Cu²⁺會導致嚴重的肝臟和腎臟損害。而現有的檢測銅離子的方法反應速度慢、測量準確度低，也無法實現對金屬離子的可逆、實時檢測，而光致變色傳感器很好地克服了這些缺點。

螺吡喃（Spiropyran，SP）與部花青（Merocyanine，MC）作為一對光致異構體，被廣泛研究。根據螺吡喃分子光照前后引起的結構上以及光化學和光物理性質的變化，它作為分子光開關，應用于物理、化學、生物等相關領域。螺吡喃是無色、無化學活性的閉環體，不與金屬離子結合，其特征紫外吸收峰在350 nm附近；經紫外光照射會轉變成在560 nm處有吸收峰的有化學活性的部花青結構。部花青上的酚氧基提供與金屬離子結合的位點，在與金屬離子作用前后其吸收強度發生變化，并且在430 nm左右會出現新的峰。利用這一變化即可實現對相應金屬離子的檢測。之后再用可見光照射等手段，使部花青釋放金屬離子，從而實現MC→SP的可逆轉變。通過對螺吡喃進行修飾，如添加別的基團或結構，使其衍生物能夠有選擇地與金屬離子作用，因此達到選擇性識別的目的。

由于現有的大部分螺吡喃衍生物的水溶性并不好，又因為螺吡喃對光的敏感度，使得其對環境的要求很高，操作也較為復雜。故我們設想合成一種水溶性好的螺吡喃衍生物，以便于與生命體系相融，同時實現光學穩定性好、響應速度快、可逆循環次數高。

發明內容

本發明為了解決目前螺吡喃衍生物的水溶性差，螺吡喃對光敏感，使得其對環境的要求很高，操作也較為復雜的問題，提供了一種螺吡喃-雙吡啶衍生物及其對銅（Ⅱ）的裸眼檢測，該衍生物是在螺吡喃結構的基礎上另加上了兩個吡啶基團，高極性的結構大大提高了該探針的在水體系的溶解性。吡啶上的兩個N各提供一個與Cu²⁺結合的位點，響應迅速而顯著。與Cu²⁺絡合以后，探針分子在可見光區產生吸收，從而實現裸眼檢測。

本發明由如下技術方案實現的：一種螺吡喃-雙吡啶衍生物，該探針化合物結構式為：

簡寫為SP-DP。

制備所述的一種螺吡喃-雙吡啶衍生物的方法，半花菁與溴乙烷在乙腈溶劑中加熱回流，生成半花菁衍生物，半花菁衍生物在堿的作用下得到的有機相用Na₂SO₄干燥，再蒸發濃縮得到固體；固體與5-硝基水楊醛在乙醇中加熱回流發生成環反應生成螺吡喃硝基衍生物，螺吡喃硝基衍生物在氯化亞錫的作用下還原成螺吡喃氨基衍生物，螺吡喃氨基衍生物與兩倍量的氯甲基吡啶在碳酸鉀與碘化鉀的作用下，氨基上的兩個氫被吡啶環環取代，生成具有兩個吡啶環的螺吡喃-雙吡啶衍生物SP-DP。

具體合成步驟如下：