一种香豆素-吡啶化合物，制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开一种香豆素‑吡啶化合物L，制备方法及在H+检测中的应用。化合物L结构式为：6‑(7‑N,N‑二乙基胺基香豆素‑3‑基)‑2‑甲基吡啶‑3‑甲酸乙酯。该化合物是以香豆素乙酮为原料先与DMFDMA缩合得到烯胺酮中间体，中间体不分离纯化，直接与乙酰乙酸乙酯串联一锅法反应制备得到。该化合物L具有较低的pKa值，对H+响应灵敏、快速、可逆，选择性好、抗干扰强，适用于强酸性环境pH检测等显著优点，在环境监测，生态保护，疾病诊断以及工业生产、排污检验中有广泛应用前景。

Coumarin pyridine compound, preparation method and application thereof

The invention discloses a coumarin pyridine compound L, a preparation method and its application in H+ detection. Compound L has a structural formula of 6(7_N, N_diethylamino coumarin_3_yl)2_methylpyridine_3_ethyl formate. The compound was synthesized by condensation of coumarin acetone with DMFDMA. The intermediate was prepared by one-pot reaction in series with ethyl acetoacetate without separation and purification. The compound L has the advantages of low pKa value, sensitive, fast, reversible to H +, good selectivity, strong anti-interference, and is suitable for the detection of pH in strong acidic environment. It has wide application prospects in environmental monitoring, ecological protection, disease diagnosis, industrial production and pollutant discharge inspection.

【技术实现步骤摘要】
一种香豆素-吡啶化合物，制备方法及其应用
本专利技术涉及有机小分子荧光探针领域，尤其涉及一种化合物L6-(7-N,N-二乙基胺基香豆素-3-基)-2-甲基吡啶-3-甲酸乙酯，制备方法及其应用。
技术介绍
pH是广泛领域中的关键参数，在人体健康、生物工程、环境保护、排污检测、生态保护、化学生产等都有应用。尤其在工业生产中，经常会产生大量强酸性工业废水，对环境和生态保护造成了巨大压力，因此准确测量pH值，尤其是强酸性体系中pH具有重大意义。与玻璃电极法、核磁共振法、指示剂法等其他检测pH的方法相比，光谱法中吸收光谱法、荧光法具有选择性好、灵敏度高、操作简便、实时在线检测等优势，已经广泛应用于pH值的检测。现在商用的荧光pH探针主要基于香豆素或荧光素发展得到的。它们对质子浓度非常敏感，在质子浓度较低(即pH在7附近时)便产生荧光信号，并达到饱和，但它们有对强酸/碱性不稳定的发光团，因此用于极酸性(pH<4)或极碱性(pH>10)的荧光探针的鲜有报道。少数在低pH条件下有荧光响应的荧光探针因加入了过多的质子感应基团，导致其荧光强度与pH值不成线性关系，因而无法进行准确的pH测量，且选择性较差。因此开发检测强酸性环境的探针是十分必要的。吡啶环中的氮原子是质子感应基团，香豆素具有良好的光稳定性、高荧光量子产率、无毒等特点，被广泛用做荧光探针。将香豆素引入到吡啶环上可获得具有特殊结构和性质的香豆素基吡啶类化合物。但经文献分析，我们发现鲜有该类化合物的报道，且合成方法较复杂，成本较高。因此，寻找一种对H+响应灵敏、选择性好、抗干扰强，适用于强酸性环境pH定量检测，且易制备的化合物更为重要。
技术实现思路
本专利技术提供一种含香豆素-吡啶化合物L及其应用，该类探针的合成成本低廉、操作简便、对H+选择性好、灵敏度高、响应速度快、在pH范围3.4～5.0可用紫外可见分光光度法比率型定量检测H+浓度，在pH范围2.0～3.3可用荧光分光光度法定量检测H+浓度。本专利技术技术方案为：一种香豆素-吡啶化合物L为6-(7-N,N-二乙基胺基香豆素-3-基)-2-甲基吡啶-3-甲酸乙酯，其结构式如下：本专利技术包括所述的一种香豆素-吡啶化合物L的制备方法，包括如下步骤：(1)中间体1的制备：在反应容器中加入7-二乙胺基香豆素-3-乙酮，N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛(DMFDMA)，乙酸做催化剂，醇作为溶剂，搅拌，加热至溶剂回流，薄层色谱跟踪至酮反应完全，冷却至室温，得中间体1；(2)化合物L的制备：在上述反应容器中，加入乙酰乙酸乙酯、乙酸铵，搅拌溶解后，再加入哌啶。搅拌，加热至溶剂回流，薄层色谱跟踪反应至中间体1反应完全，反应液冷却至室温；(3)化合物L的纯化：抽滤，滤饼用25℃乙醇(质量分数为95％)洗涤，醇水溶剂重结晶，得到化合物L纯品。具体的反应式如下：其中步骤(1)中，N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛(DMFDMA)和7-二乙胺基香豆素-3-乙酮的摩尔比为2～10:1，优选摩尔比为5:1；步骤(2)中7-二乙胺基香豆素-3-乙酮与乙酰乙酸乙酯、乙酸铵的摩尔比为1:0.5-1.5:5-10，优选摩尔比为1:1:6。步骤(1)中的催化剂为乙酸，其中7-二乙胺基香豆素-3-乙酮和乙酸的摩尔比为2:1；步骤(2)中的催化剂为加入哌啶后与步骤(1)中的乙酸形成的乙酸哌啶盐，其中7-二乙胺基香豆素-3-乙酮和乙酸、哌啶的摩尔比为2:0.8-1.2:0.8-1.2，进一步优选为2:1:1。步骤(1)、(2)的溶剂醇为甲醇、乙醇、丙醇或丁醇。化合物L的纯化步骤还可以为将洗涤后的固体用乙醇水溶液重结晶，乙醇水溶液为体积浓度为20～80％的乙醇水溶液。本专利技术包括所述的一种香豆素-吡啶化合物L在溶液中或试纸中对H+有响应。本专利技术包括所述的一种香豆素-吡啶化合物L检测溶液的中H+浓度，溶液的溶剂为甲苯，二氧六环，四氢呋喃，氯仿，乙酸乙酯，乙醇，甲醇，丙酮，乙腈，二甲基甲酰胺中的一种或几种。本专利技术包括所述的一种香豆素-吡啶化合物L可用紫外可见分光光度法检测H+浓度，pH的响应范围为0.5～9.5，优选pH的相应范围为3.4～5.0。本专利技术包括所述的一种香豆素-吡啶化合物L可用荧光分光光度法检测H+浓度，pH的响应范围为0.5～9.5，优选pH的相应范围为2.0～3.3。本专利技术有益效果：(1)本专利技术的香豆素-吡啶化合物L，制备中将两步反应合成一锅，即7-二乙胺基香豆素-3-乙酮与N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛(DMFDMA)反应完毕后，反应液不经处理，在乙酸和哌啶催化下，直接与乙酰乙酸乙酯和乙酸铵，多组分反应制得目标化合物L。化合物粗品经过滤、洗涤和重结晶即可得到纯品。这样减少了后处理的次数，降低物料损失和污染物的排放，具有合成操作简单、产品收率高、纯度高等优点。(2)本专利技术的香豆素-吡啶化合物L溶液，pH为5.6及以上时呈黄色，在433nm有强的吸收峰。随着溶液H+浓度逐渐增加，溶液颜色由黄色逐渐变为红色，433nm处的吸收峰逐渐减弱，与此同时在496nm出现新的吸收峰，且吸收强度逐渐增强。在pH3.43～5.03范围内，pH值与A433nm/A496nm值呈良好的线性关系。A433nm/A496nm﹦26.5534pH﹣83.3500(R2＝0.9924，pKa﹦4.288)。在日光下可裸眼定性识别溶液的pH及在pH3.43～5.03范围用紫外可见分光光度法定量检测H+的浓度。(3)本专利技术的香豆素-吡啶化合物L，在365nm的紫外灯下，pH为5.6时溶液呈蓝绿色，且在504nm处有强的荧光发射峰，随着H+浓度逐渐增加，荧光强度逐渐减弱，直至pH为0.5时，溶液几乎无荧光。在pH2.0～3.3的范围内，pH值与测试液荧光发射强度呈良好的线性关系：y＝929.933x-1699.907(R2＝0.99458，pKa＝2.849)。在紫外灯下可裸眼定性检测溶液的pH及在pH2.0～3.3范围用荧光分光光度法定量检测H+的浓度。(4)本专利技术的香豆素-吡啶化合物L对H+的响应不受其它阳离子(Al3+，Ca2+，Cr3+，Mn2+，Fe3+，Co2+，Ni2+，Cu2+，Zn2+，Ag+，Cd2+，Ba2+，Hg2+)的干扰，是一种选择性好和抗干扰强的pH极酸探针。(5)本专利技术的香豆素-吡啶化合物L溶液随着HCl和NaOH溶液的交替添加，相同pH值时，紫外可见光的吸收峰和吸收强度，荧光发射峰及强度几乎没有改变。且在改变pH值时，紫外可见光、荧光响应几乎在几秒内完成，说明化合物稳定，对H+显示出良好的可逆响应，且响应速度快，在线实时监测pH值中有潜在应用。与现有技术相比本专利技术的优点：香豆素-吡啶化合物L制备简单，易于生产，稳定性高；与H+响应迅速、选择性好、抗干扰性强、可循环多次使用，克服了传统玻璃电极有电化学干扰的缺点和普通荧光探针检测时不能用于极酸(pH<4)中定量的缺点，可应用于化学反应体系、环境体系中的酸度的检测。附图说明图1为香豆素-吡啶化合物L在不同溶剂中的紫外可见吸收(左)和荧光发射光谱图(右)。图2为香豆素-吡啶化合物L选择性识别H+紫外可见吸收(左)和荧光发射光谱图(右)。图3为香豆素-吡啶化合物L在pH＝2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种香豆素‑吡啶化合物L，其特征在于，化合物L为6‑(7‑N,N‑二乙基胺基香豆素‑3‑基)‑2‑甲基吡啶‑3‑甲酸乙酯，其结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种香豆素-吡啶化合物L，其特征在于，化合物L为6-(7-N,N-二乙基胺基香豆素-3-基)-2-甲基吡啶-3-甲酸乙酯，其结构式如下：2.如权利要求1所述的香豆素-吡啶化合物L的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)中间体1的制备：在反应容器中加入7-二乙胺基香豆素-3-乙酮，N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛，催化剂，醇作为溶剂，搅拌，加热至溶剂回流，薄层色谱跟踪至酮反应完全，冷却至室温，得中间体1；(2)化合物L的制备：在上述反应容器中，再加入乙酰乙酸乙酯、乙酸铵，搅拌溶解后，再加入催化剂，搅拌，加热至溶剂回流，薄层色谱跟踪反应至中间体1反应完全，反应液冷却至室温；(3)化合物L的纯化：抽滤，滤饼用乙醇洗涤，乙醇水溶液重结晶，得到化合物L纯品；具体的反应式如下：3.如权利要求2所述的香豆素-吡啶化合物L的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，N,N-二甲基甲酰胺二甲基缩醛和7-二乙胺基香豆素-3-乙酮的摩尔比为2～10:1，优选摩尔比为5:1；步骤(2)中7-二乙胺基香豆素-3-乙酮与乙酰乙酸乙酯、乙酸铵的摩尔比为1：0.5-1.5：5-10，优选摩尔比为1：1：6。4.如权利要求2所述的香豆素-吡啶化合物L的制备方法，在催化剂作用下，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：但飞君，曾晓燕，唐倩，潘常乐，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42