一種熒光化合物及基于該熒光化合物的熒光探針和可視化試紙的制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熒光化合物的制備及其熒光探針制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種熒光化 合物及基于該熒光化合物的熒光探針和可視化試紙的制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 化學(xué)戰(zhàn)劑（chemical warfare agents-CWAs)是指用于戰(zhàn)爭目的、能大規(guī)模地毒害 或殺傷敵方人畜和植物的各種化學(xué)物質(zhì)。因其易于生產(chǎn)、毒性強、殺傷力大、殺傷范圍廣、毒 效持久等特點，曾在兩次世界大戰(zhàn)和某些局部戰(zhàn)爭中被作為大規(guī)模殺傷性武器使用，不僅 造成人員與動物大量死亡，導(dǎo)致大面積染毒區(qū)和毒劑云團(tuán)傳播帶的形成，而且還會在隨后 很長時間內(nèi)影響土壤、水源和其他設(shè)施的利用，給人們的生命安全和環(huán)境生態(tài)帶來極大的 威脅。按照毒理作用不同，化學(xué)戰(zhàn)劑可分為神經(jīng)性毒劑、糜爛性毒劑、全身中毒性毒劑、窒 息性毒劑和失能性毒劑等，而在所有化學(xué)戰(zhàn)劑中，毒性最強、作用最快、殺傷力最大的當(dāng)數(shù) 神經(jīng)性毒劑。神經(jīng)性毒劑是一類有機磷酸酯化合物，按照化學(xué)結(jié)構(gòu)和戰(zhàn)術(shù)使用特點可將其 分為G類毒劑和V類毒劑，前者包括沙林（Sarin，GB)、索曼（Soman，⑶)、塔崩（Tabun，GA) 等，以呼吸道為主要中毒途徑，后者主要為VX，以皮膚吸收為主要中毒途徑。由于沙林、索 曼和塔崩等毒劑的致死劑量較之糜爛性毒劑、窒息性毒劑和全身中毒性毒劑要小成百上千 倍，以很少的量就可以產(chǎn)生極大的危害，因此成為恐怖主義者最常使用的化學(xué)武器。基于上 述事實，發(fā)展低成本、實時快速、準(zhǔn)確可靠的神經(jīng)毒劑分析檢測方法對于預(yù)防犯罪、保護(hù)人 們生命財產(chǎn)安全、落實禁止使用化學(xué)戰(zhàn)劑國際公約無疑具有重要的意義。
[0003] 基于神經(jīng)毒劑檢測的重要性，到目前為止，人們已經(jīng)發(fā)展了各種各樣的檢測技術(shù) 或方法。光聲、質(zhì)譜、毛細(xì)管電泳、電學(xué)傳感、生物傳感、離子迀移光譜、核磁共振等技術(shù)或方 法都已被成功用于化學(xué)戰(zhàn)劑的檢測識別。然而，這些方法往往存在操作繁瑣、高成本、靈敏 度不夠、選擇性差、不易攜帶等不足，難以獲得推廣使用。相比而言，熒光傳感由于具有靈敏 度高、選擇性好、可采集信號豐富、價格相對低廉而受到人們特別的關(guān)注。事實上，近年來探 針對神經(jīng)毒劑的靈敏檢測，熒光傳感技術(shù)不斷涌現(xiàn)，充分說明了熒光技術(shù)的獨特優(yōu)勢。
[0004] 科學(xué)研宄發(fā)現(xiàn)，氨基、羥基以及肟等功能基團(tuán)可以與神經(jīng)毒劑發(fā)生特異作用，從而 被作為捕獲單元用于熒光傳感分子的設(shè)計。與此同時，寡聚苯炔及其衍生物除了具有高的 熒光量子產(chǎn)率外，還兼具共軛高分子的"分子導(dǎo)線"、"超級淬滅"和多環(huán)芳烴的易于化學(xué)修 飾特點，因此作為核心結(jié)構(gòu)用于熒光傳感分子的設(shè)計。但是，寡聚苯炔的大JT結(jié)構(gòu)特點使 其因 JT-JT堆積而難以溶解，從而影響其加工和使用性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明目的在于擬提供一種熒光化合物及基 于該熒光化合物的熒光探針和可視化試紙的制備方法和應(yīng)用，該熒光化合物的制備方法操 作簡單、穩(wěn)定性好，經(jīng)該熒光化合物制得的熒光探針和可視化試紙能夠?qū)崿F(xiàn)對沙林毒氣及 其模擬物的高靈敏選擇性檢測。
[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
[0007] -種熒光化合物，其特征在于，該熒光化合物的結(jié)構(gòu)式如下：
[0008]
[0009]其中，η = 4、5、6、7、8、9、10 或 12。
[0010] 一種熒光化合物的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 1)制備化合物1
[0012] 在氬氣保護(hù)下，向?qū)籽趸降拇姿崛芤褐蟹謩e加入碘、碘酸鉀以及質(zhì)量分?jǐn)?shù) 9%~12%的濃硫酸水溶液，在70~80°C下反應(yīng)8~12小時，然后將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至硫代硫 酸鈉飽和溶液中充分?jǐn)嚢韬蟪闉V，再經(jīng)乙醇淋洗、干燥，制得化合物1 ;
[0013] 2)制備化合物2
[0014] 在氬氣保護(hù)下，將化合物1溶解于二氯甲烷，并在_78°C條件下，向反應(yīng)體系中滴 加三溴化硼，然后室溫攪拌反應(yīng)14~18小時，然后將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至冰水混合物體系中充分 攪拌，再經(jīng)抽濾、干燥，制得化合物2 ;
[0015] 3)制備化合物3
[0016] 在氬氣保護(hù)下，將膽固醇（膽酸）、二溴取代直鏈烷烴及氫氧化鉀溶解于無水四氫 呋喃中，于70~80°C下反應(yīng)18~24小時，然后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，將浸膏水洗至中性后用 甲醇重結(jié)晶，再用二氯甲烷-石油醚體系進(jìn)行柱色譜分離，制得化合物3 ;
[0017] 4)制備化合物4
[0018] 在氬氣保護(hù)下，將化合物2、化合物3、無水碳酸鉀溶解于無水N，N-二甲基甲酰胺 中，于140~160°C下反應(yīng)18~24小時，然后將反應(yīng)液倒入水中析出沉淀，再經(jīng)抽濾、干燥， 將得到的干燥物用二氯甲烷-石油醚體系進(jìn)行柱色譜分離，制得化合物4 ;
[0019] 5)制備化合物5
[0020] 在氬氣保護(hù)下，將化合物4、對乙炔基苯甲醛、碘化亞銅、四苯基磷鈀溶解于無水二 異丙胺和無水甲苯中，于65~75°C下反應(yīng)14~18小時，冷卻至室溫后用飽和食鹽水洗后 再用二氯甲烷萃取，然后將有機相旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，得到棕色油狀物，將棕色油狀物用丙 酮重結(jié)晶得到黃色固體，將該黃色固體用二氯甲烷-甲醇體系進(jìn)行柱色譜分離，得到黃綠 色固體，即化合物5 ;
[0021] 6)制備化合物6
[0022] 在氬氣保護(hù)下，將化合物5和丙胺溶解于二氯甲烷中，于40~50°C反應(yīng)20~24小 時，自然冷卻至室溫后向反應(yīng)體系中加入硼氫化鈉，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1~5小時，將反應(yīng)液旋 轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑后，用飽和食鹽水洗，再用二氯甲烷萃取，收集有機相，經(jīng)無水MgSO4干燥、 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，最后用二氯甲烷-甲醇體系進(jìn)行柱色譜分離，制得到淺黃色固體，即化 合物6 ;
[0023] 7)制備化合物7
[0024] 將8-羥基喹啉溶解于37 %甲醛溶液中，室溫攪拌反應(yīng)5-20分鐘，冰浴條件下向反 應(yīng)體系中滴加濃鹽酸，滴加完畢后向體系中通氯化氫氣體2-3小時，然后室溫攪拌反應(yīng)5~ 8小時，反應(yīng)結(jié)束后，經(jīng)靜置、抽濾、淋洗及干燥處理，得到黃綠色粉末狀固體，即化合物7 ;
[0025] 8)制備目標(biāo)產(chǎn)物
[0026] 在氬氣保護(hù)下，將化合物6、化合物7和無水碳酸鉀溶解于二氯甲烷中，于40~ 50°C反應(yīng)20~24小時，冷卻至室溫后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，經(jīng)飽和食鹽水洗后用二氯甲烷萃 取，收集有機相，用無水1 8304干燥處理，再經(jīng)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，干燥，得到淺黃色固體，即 目標(biāo)產(chǎn)物熒光化合物。
[0027] 步驟1)中對甲氧基苯、碘、碘酸鉀、醋酸和濃硫酸的摩爾比為I :(0.8~1.2): (0· 2 ~0· 5) : (80 ~100) : (2 ~3);
[0028] 步驟2)中化合物1、三溴化硼和二氯甲烷的摩爾比為1: (2~4) : (40~50);
[0029] 步驟3)中膽固醇（膽酸）、二溴取代直鏈烷烴、氫氧化鉀和四氫呋喃的摩爾比為 1: (4 ~6) : (3 ~7) : (40 ~50);
[0030] 步驟4)中化合物2、化合物3、無水碳酸鉀和N，N-二甲基甲酰胺的摩爾比為 1: (2 ~3) : (30 ~40) : (280 ~285);
[0031] 步驟5)中化合物4、對乙炔基苯甲醛、碘化亞銅、四苯基磷鈀、無水二異丙胺和無 水甲苯的摩爾比為 1: (2 ~4) : (0· 04 ~0· 06) : (0· 04 ~0· 06) : (50 ~60) : (130 ~140);
[0032] 步驟6)中化合物5、丙胺、硼氫化鈉和二氯甲烷的摩爾比為1: (5~15) : (7~ 9) :(400 ~430);
[0033] 步驟7)中8-羥基喹啉、甲醛和濃鹽酸的摩爾比為1: (2~5) : (7~8);步驟7) 中靜置時間為2~3h，淋洗分別用乙醇和乙醚各淋洗三次；
[0034] 步驟8)中化合物6、化合物7和無水碳酸鉀的摩爾比為1: (2~3) : (12~15)。
[0035] 步驟3)中所述的二氯甲烷-石油醚體系中二氯甲烷：石油醚=1:1 (體積比）；且 所述二溴取代直鏈烷烴的結(jié)構(gòu)式如下式：
[0036] 其中 η = 4、5、6、7、8、9、10 或 12。
[0037] 步驟4)中所述的二氯甲烷-石油醚體系中二氯甲烷：石油醚=3:2(體積比）。
[0038] 步驟5)中所述的二氯甲烷-甲醇體系中二氯甲烷：甲醇=100:1(體積比）。
[0039] 步驟6)中二氯甲烷-甲醇體系中二氯甲烷：甲醇=50: U體積比）。
[0040] 采用本發(fā)明公開的熒光化合物制備熒光探針的方法，包括以下步驟：
[0041] 1)將熒光化合物溶解在四氫呋喃中，制備成0. 1761mg/mL的儲備液；
[0042] 2)按每50 μ L儲備液加入4950 μ L二次水的用量，將儲備液配制成二次水溶液，于 室溫放置2小時，制得熒光探針。
[0043] 本發(fā)明還公開了熒光探針在檢測沙林毒氣及其模擬物中的應(yīng)用。
[0044] 采用本發(fā)明公開的熒光化合物制備對沙林毒氣及其模擬物傳感的可視化試紙的 方法，包括以下步驟：
[0045] 1)將熒光化合物溶解在四氫呋喃中，制備成0. 1761~I. 761mg/mL的儲備液；
[0046] 2)將10~50 μ L儲備液滴涂于濾紙上，自然晾干，制得可視化試紙。
[0047] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：
[0048] 本發(fā)明公開了一種熒光化合物，該化合物中含有膽固醇或膽酸片段和8-羥基喹 啉片段，膽固醇因其特有的剛性骨架結(jié)構(gòu)、多手性中心以及強的范德