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技术

本发明专利技术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：

【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术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(0.2g10％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；3)3，5-二甲氧基-4-氨基苯甲酸甲酯2-3g，0～5℃条件下先向其中加入8-12mL0.5-1.5mol/LNaNO2水溶液,再逐滴加入3-5mL饱和HCl(37％)溶液；在0～5℃条件下，搅拌反应，生成重氮盐；然后在在0～5℃条件下，将生成重氮盐的反应液逐滴加入到3,5-二甲氧基苯酚水溶液中(含3,5-二甲氧基苯酚1-2g)，用饱和NaHCO3溶液调节溶液的pH至8～9，搅拌反应4-10h，反应结束后，过滤，得到AZO-01。优选地，步骤2利用碘甲烷对酚羟基进行保护生成中间产物(AZO-02)，优选地，步骤2包括：AZO-01，K2CO3和Cs2CO3三者按照质量比1-2：0.5-1.5：0.4-1的比例范围加入，加入3-5倍体积无水DMF；搅拌反应8-12min后，滴加足量碘甲烷，室温搅拌反应4-10h；反应结束后，加入水猝灭反应，然后用乙酸乙酯进行萃取，有机相再用饱和食盐水洗涤，再用无水干燥，得到AZO-02。优选地，步骤3在碱性条件下对AZO-02进行水解，进而得到具有羧基功能基团的四甲氧基偶氮苯(AZO-03)。本专利技术具有以下优点：1、合成原料廉价，步骤简单可行；2、该方法合成的偶氮苯衍生物，R位可以是-H，-OCH3，-CH3，-SCH3等，不影响其光调控效果。3、本专利技术中所合成的偶氮苯衍生物，在绿光(515～535nm)照射后，生成顺式异构体；而再经过蓝光(410～430nm)照射后，又回到反式异构体构型。本专利技术设计的偶氮苯衍生物具有的羧酸官能团，使其可被修饰到特定的生物分子上，具有对相关的生物学反应进行光调控的潜在使用价值。附图说明图1为1mMAZO-03(DMSO-d6)在绿光(515-535nm,25mW/cm2)不同照射时间下的核磁表征。其中，光照时间分别为0min,2.5min,5min,10min,15min,20min,25min和30min。随着光照时间的延长，cis(％)含量逐渐增加。图2为1mMAZO-03(DMSO-d6)在绿光(515-535nm,25mW/cm2)照射30min后，经过蓝光(410-430nm,25mW/cm2)不同照射时间下的核磁表征。其中，光照时间分别为0min,0.5min,1min,1.75min,2.5min,5min,7.5min和10min。随着光照时间的延长，cis(％)含量逐渐降低。图3为光照循环实验。1mMAZO-03(DMSO-d6)先在绿光(515-535nm,25mW/cm2)条件下照射30min，再用核磁对其进行表征；最后再用蓝光(410-430nm,25mW/cm2)照射5min，再用核磁对其进行表征。反复用绿光和蓝光光照，光照之后的样品分别对其进行核磁表征。具体实施方式以R＝OCH3为例，合成路线如下：1、中间原料3，5-二甲氧基-4-硝基苯甲酸甲酯的合成，其合成路线如下：在一圆底烧瓶中加入原料3，5-二甲氧基苯甲酸甲酯(5.0g,25.5mmol)，冰水浴条件下先向其中加入5mL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。反应结束后，过滤，所得沉淀用硅胶色谱柱进行分离纯化，核磁和质谱进行表征。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ＝7.32(s,2H),3.95(s,3H),3.93(s,6H).ESI-MSCalculatedforC10H11NO6Na:264.2([M+Na]+),found:264.7。2、中间原料3，5-二甲氧基-4-氨基苯甲酸甲酯的合成，其合成路线如下：在一圆底烧瓶中加入3,5-二甲氧基对硝基苯甲酸甲酯(2.4g,10mmol)，0.2g10％Pd/C，加入20mL甲醇进行溶解，而后逐渐向其中通入氢气，搅拌反应4-8h。反应结束后，过滤，所得沉淀用硅胶色谱柱进行分离纯化，核磁和质谱进行表征。1HNMR(500MHz,CDCl3)δ＝7.24(s,2H),3.87(s,6H),3.85(s,3H).ESI-MSCalculatedforC10H13NO4Na:234.1([M+Na]+),found:234.6。3、中间产物AZO-01的合成，其合成路线如下：在一圆底烧瓶中加入原料3，5-二甲氧基-4-氨基苯甲酸甲酯(2110mg,10mmol)，0～5℃条件下先向其中加入10mL1mol/LNaNO2水溶液,再逐滴加入4mL饱和HCl(37％)溶液。在0～5℃条件下，搅拌反应30min，生成重氮盐。然后在在0～5℃条件下，将生成重氮盐的反应液逐滴加入到3,5-二甲氧基苯酚(1540mg,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有可见光调控顺反异构特性偶氮苯羧酸衍生物，其结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种具有可见光调控顺反异构特性偶氮苯羧酸衍生物，其结构式如下：2.如权利要求1所述的一种具有可见光调控顺反异构特性偶氮苯羧酸衍生物的用途，用于对体系的无侵入性、可逆性调控。3.如权利要求2所述的一种具有可见光调控顺反异构特性偶氮苯羧酸衍生物的用途，其特征在于，所述的体系包括生物学体系。4.如权利要求1所述的一种具有可见光调控顺反异构特性偶氮苯羧酸衍生物的使用方法，采用绿光照射，生成顺式异构体；蓝光照射，回到反式异构体构象。5.一种具有可见光调控顺反异构特性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。6.如权利要求5所述的一种具有可见光调控顺反异构特性偶氮苯羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，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)。7.如权利要求6所述的一种具有可见光调控顺反异构特性偶氮苯羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，步骤1包括：1)3，5-二甲氧基苯甲酸甲酯4.0-6.0g，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，加入5-10...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨朝勇，马艳丽，吕哲豪，李婷玉，邹远，朱志，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35