基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途制造技术

本发明专利技术公开了一种基于吸电子基取代的1,8‑萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途。所述吸电子基取代的1,8‑萘酰亚胺类化合物的结构式如下所示：

【技术实现步骤摘要】
基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途
本专利技术涉及到一类基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途，属于比色探针

技术介绍
氟离子广泛存在于自然界和生物体中，在化学、医学、生物学及环境领域具有重要的作用，但是阴离子的过量存在又会带来生物体的危害以及环境的污染。因此，发展用于专一选择性识别阴离子的化学传感器越来越受到人们的关注。化学传感器可通过将有机分子识别的化学信号转换成易被肉眼感知的颜色信号，因此，在最近几十年里，人们已经设计、合成了多种具有潜在应用价值的阴离子化学传感器。这些化学传感器在介质溶液中，能够选择性的识别一些重要的阴离子，可在医学、生物学和环境科学等领域达到识别阴离子的应用。其对环境及生物细胞中阴离子的检测(如氟离子)，具有选择性好、检测灵敏度高、外界因素干扰性小等优点，被广泛应用在生物医学、细胞生物学和分析化学等相关领域。由于1,8-萘酰亚胺衍生物具有结构稳定、色彩鲜艳、易于合成、光电特性优良(吸收和发射波长在可见区、较大的斯托克红移、较高的光稳定性)等优点。因此，可作为一种潜在的荧光/发色团应用于识别阴离子的探针设计，也可以应用于医药、荧光染料、颜料等工业领域。传统的1,8-萘酰亚胺衍生物主要通过萘酐的酐头进行酰胺化衍生，以及通过4-溴-1,8-萘酐的溴原子与相应的供电子官能团(如氨基、羟基)发生一些取代反应进而衍生一些4-位含NH或OH等基团的萘酰亚胺类化合物。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一类基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途。该类1,8-萘酰亚胺类化合物作为氟离子显色试剂，其灵敏度高，在生物和环境等系统中检测低浓度的氟离子分析等方面具有潜在的应用价值。本专利技术中，通过在1,8-萘酰亚胺上引入一个或多个吸电子官能团(如-NO2、-CF3、-CN)，让吸电子官能团与1,8-萘酰亚胺上的双酰基发生协同作用，使得发色团严重缺电子，从而和带电子的阴离子相互作用，来达到识别阴离子的目的。该种基于单取代或多取代吸电子基团的1,8-萘酰亚胺衍生物的探针，至今尚未报道其对阴离子的识别。该显色试剂合成简单，且检测氟离子选择性好、灵敏度高。本专利技术提供的技术方案具体介绍如下。一类基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途，其结构式如下式所示：其中：R为直链或支链的C1-C10烷基；EWG为3-硝基、4-硝基、4-溴-3-硝基、4-三氟甲基-6-溴、4-氰基、3，6-二硝基、4-硝基-6溴、4-三氟甲基、4-硝基-5-溴或4，5-二硝基。优选的，R为C1-C6直链烷基。优选的，其通过紫外光谱或裸眼检测。本专利技术中，上述的基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物的合成方法的合成步骤包括以下几种：一、以1,8-萘酐为起始原料，经硝化和酰胺化反应来制备N-R-3-硝基-1,8萘酰亚胺类化合物；二、以4-溴-1,8萘酐为起始原料，经酰胺化和亲核取代反应来制备N-R-4-三氟甲基-1,8萘酰亚胺类化合物；三、以4-溴-1,8萘酐为起始原料，经酰胺化和亲核取代反应来制备N-R-4-氰基-1,8萘酰亚胺类化合物；四、以苊为起始原料，经硝化、氧化和酰胺化反应来制备N-R-4-硝基-1,8萘酰亚胺类化合物；五、以苊为起始原料，经硝化、氧化、酰胺化和溴化反应来制备N-R-4-硝基-6-溴-1,8萘酰亚胺类化合物；六、以4-溴-1,8萘酐为起始原料，经酰胺化、亲核取代和溴化反应来制备N-R-4-三氟基-6-溴-1,8-萘酰亚胺类化合物；七、以4-溴-1,8萘酐为起始原料，经酰胺化和硝化反应来制备N-R-4-溴-3-硝基-1,8萘酰亚胺类化合物；八、以1,8-萘酐为起始原料，经硝化和酰胺化反应来制备N-R-3，6-二硝基-1,8萘酰亚胺类化合物；九、以苊为起始原料，经硝化、氧化、酰胺化反应和硝化来制备N-R-4，5-硝基-1,8-萘酰亚胺类化合物；十、以苊为起始原料，经溴化、硝化、氧化和酰胺化反应来制备N-R-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺类化合物；具体的，以N-R-3-硝基-1,8-萘酰亚胺类化合物、N-R-4-氰基-1,8-萘酰亚胺类化合物和N-R-4-三氟甲基-6-溴-1,8-萘酰亚胺类化合物为例，其合成路线分别如下所示：路线一：路线二：路线三：如下为各路线的具体合成步骤：(1)在合成路线一中，首先以1,8-萘酐为起始原料，将1,8-萘酐与硝酸在溶剂1中，0-5℃的温度下进行硝化反应，得到3-硝基-1,8-萘酐；其次将3-硝基-1,8-萘酐与烷基取代胺在溶剂2中，回流的温度下进行酰胺化反应，得到N-R-3-硝基-1,8-萘酰亚胺类化合物；(2)在合成路线二中，首先以4-溴-1,8-萘酐为起始原料，将4-溴-1,8-萘酐与烷基取代胺在溶剂2中，回流的温度下进行酰胺化反应，得到N-R-4-溴-1,8-萘酰亚胺类化合物；其次将N-R-4-溴-1,8-萘酰亚胺类化合物与氰根盐在溶剂3中，135～145℃的温度下进行酰胺化反应，得到N-R-4-氰基-1,8-萘酰亚胺类化合物；(3)在合成路线三中，首先以N-R-4-溴-1,8-萘酰亚胺类化合物为起始原料，将N-R-4-溴-1,8-萘酰亚胺类化合物与氟代磺酰二氟乙酸甲酯在溶剂3中，在催化剂碘化亚铜的催化作用下，100-120℃的温度下进行取代反应，得到N-R-4-三氟甲基-1,8-萘酰亚胺类化合物；其次将N-R-4-三氟甲基-1,8-萘酰亚胺类化合物与N-溴代丁二酰亚胺NBS在溶剂1中，0-5℃的温度下进行溴化反应，得到N-R-4-三氟甲基-6-溴-1,8-萘酰亚胺类化合物；和现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物具有识别阴离子的功能，特别是对氟离子具有超高的灵敏性和选择性。特别地，探针N-正丁基3-硝基-1,8-萘酰亚胺化合物在检测氟离子时能实现颜色从无色到红色的裸眼检测，因此，该基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物可作为检测氟离子的显色试剂进而取得实际应用。由于1,8-萘酰亚胺类化合物在染料及药物等领域广泛应用及硝基和氰基可有效地进行官能团的变换，本专利技术所得的基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物，可通过官能团转变，进而发展用于合成含有氨基、羧酸和酰氯类复杂的染料分子中间体。本专利技术的基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物以工业易得的1,8-萘酐和4-溴-1,8-萘酐或苊为原料合成，合成过程只涉及常规的取代反应，合成路线简单、过程容易控制，最终产物收率高。附图说明图1、应用实施例1中，实施例2所得的N-正丁基-3-硝基-1,8-萘酰亚胺与氟离子的核磁滴定谱图。图2、应用实施例2中，实施例2所得的N-正丁基-3-硝基-1,8-萘酰亚胺与氟离子连续滴定作用所得的N-正丁基-3-硝基-1,8-萘酰亚胺的纯乙腈溶液的紫外滴定图谱。图3、应用实施例3中，N-正丁基-3,6-二硝基-1,8-萘酰亚胺与氟离子连续滴定作用所得的N-正丁基-3,6-二硝基-1,8-萘酰亚胺的纯乙腈溶液的紫外滴定图谱。图4、应用实施例4中，实施例2所得的N-正丁基-3-硝基-1,8-萘酰亚胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一类基于吸电子基取代的1,8‑萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途，其特征在于，其结构式如下式所示：

【技术特征摘要】
1.一类基于吸电子基取代的1,8-萘酰亚胺类化合物作为氟离子的显色试剂的用途，其特征在于，其结构式如下式所示：其中：R为直链或支链的C1-C10烷基；EWG为3-硝基、4-硝基、4-溴-3-硝基、4-三氟甲基-6-溴、...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘传祥，陈璐，李喆垚，饶才辉，付超，朱婷婷，庞婉，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：上海,31