一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法和应用，所述的苝二酰亚胺衍生物的中文名称为1‑硝基‑N,N‑二环己基‑3,4:9,10‑苝二酰亚胺，英文名称为1‑nitro‑N,N‑dicyclohexyl‑3,4:9,10‑perylene diimide，命名为PDI‑NO

【技术实现步骤摘要】
一种苝二酰亚胺衍生物及其制备方法和应用
本专利技术涉及苝二酰亚胺化合物和S2-检测，具体地说是一种苝二酰亚胺衍生物及其合成方法，以及利用该衍生物检测检测S2-。
技术介绍
S2-是一种自然界中常见的阴离子，被广泛应用于各个领域。同时S2-在神经信号传导过程中也起着十分重要的调节作用。S2-的浓度大小直接影响脑部神经，较低浓度可以起兴奋作用，较高浓度则相反，会导致昏迷、呼吸中枢和血管运动神经中枢麻痹。因此，硫离子的检测是非常必要的。传统的检测S2-的机理是硫离子与金属离子之间的络合作用；硫化氢与叠氮化合物和硝基化合物的还原作用；硫离子的亲核加成反应等。基于上述机理报道了大量S2-荧光探针,但是利用S2-的路易斯碱性的特点来开发一种新的检测机理，继而开发兼具制备简便、选择性好、灵敏度高等优点,并能够实现比色和荧光双通道检测S2-的优良的探针分子,用于检测S2-仍然是当前的研究热点。苝二酰亚胺是一种具有较强的缺电子性质的化合物，当它与路易斯酸性较强的阴离子，如S2-，容易形成“阴离子-π”复合物，这个复合物之间发生电荷转移并均裂成两个自由基，参与反应的阴离子的电荷转移给芳香自由基，就产生了苝二酰亚胺衍生物的自由基负离子。随着阴离子的进一步加入，自由基负离子变化生成二价阴离子，相应的光物理性质也随之变化。这种机理称之为阴离子诱导电子转移(Anion-InducedElectronTransfer，AIET)。利用上述机理，设计选择性好、灵敏度高、具有低细胞毒性的荧光探针用于生物活体中S2-的检测，能够成为当前有效检测生物体内S2-的有效补充手段之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种一种苝二酰亚胺衍生物及其合成方法，以及将该衍生物用于S2-的检测，且检测方法简单，操作方便，选择性好，灵敏度高。本专利技术提供的一种苝二酰亚胺衍生物，中文名称为1-硝基-N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺，英文名称为1-nitro-N,N-dicyclohexyl-3,4:9,10-perylenediimide，，命名为PDI-NO2，结构式为：本专利技术提供的一种苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2的合成方法，步骤为：(1)按摩尔比为1：6-8将苝四酸酐、环己胺溶于有机溶剂中，在140～150℃下反应24h，停止反应，将环己胺蒸出，残留物降至室温加入甲醇，过滤，晾干得产物N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺；(2)N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺、二氯甲烷混合，混合体系降至0℃以下，滴加发烟硝酸，反应时间为3.5h,经分离、提纯得棕红色产物，即为1-硝基-N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺；其中N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺和发烟硝酸的摩尔比为1：0.9-1.1。作为优选：所述的步骤(1)中苝四酸酐和环己胺的摩尔比为1：7。所述的步骤(2)中N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺和发烟硝酸的摩尔比为1：1。本专利技术合成的PDI-NO2可用于S2-的检测。本专利技术提供的一种检测S2-的方法，步骤为：(1)、用二甲基亚砜(DMSO)配制2mMPDI-NO2的荧光探针储备液；用二甲基亚砜(DMSO)配制10mMS2-的待测物储备液；(2)、将2mL的DMSO溶液和10μL荧光探针储备液加到一个比色皿中，在紫外分光光度仪上检测，随着S2-0-300μM的加入，528nm的紫外吸收强度逐渐减弱，714nm的紫外吸收强度逐渐增强，溶液颜色由红色变为紫色；当加入S2-300-700μM时，紫外吸收强度由714nm蓝移到570nm逐渐增强并趋于稳定，溶液颜色由紫色变为绿色；(3)、将2mL的DMSO溶液和10μL荧光探针储备液加到一个荧光比色皿中，在荧光分光光度仪上检测，随着S2-0-200μM的加入，550nm的荧光强度逐渐减弱；当加入S2-200-700μM时，荧光强度由550nm蓝移到505nm逐渐增强并趋于稳定；(4)、以S2-浓度为横坐标，以荧光强度I505nm/I550nm为纵坐标绘制图，得到S2-浓度的工作曲线；线性回归方程为：y＝0.00255c+0.8552，c的单位为10-6mol/L。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和效果：1、本专利技术苝二酰亚胺衍生物合成简单，成本低廉；2、本专利技术苝二酰亚胺衍生物能利用AIET机理实现对S2-的检测，检测结果灵敏度高，选择性好；同时可用于动物皮下S2-检测；3、本专利技术检测手段简单，只需要借助紫外-可见分光光度计和荧光光谱仪即可实现。附图说明图1实施例1制备的苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2的核磁氢谱图图2实施例1制备的苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2的质谱图图3苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2与S2-作用的紫外光谱图图4苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2与S2-作用的荧光发射图图5苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2与各种分析物的荧光发射图图6苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2测定S2-的工作曲线图7苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2测定S2-的活体成像图具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术不受下述实施例的限制。实施例1PDI-NO2的制备和表征将10.383g(0.0265mol)苝四酸酐,250ml环己胺加入500ml三口瓶中，设置温度135℃，搅拌回流。反应24h后停止反应，将环己胺蒸出。残留物降至室温加入甲醇，过滤，晾干得产物N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺14.195g(0.0262mol)，产率98％。MS(MALDI-TOF)计算C36H30N2O4为554实测553.9。1HNMR(600MHZ,CDCl3)δ:9.11(4H),8.76(d,4H),4.93(m,2H),2.35(m,8H),1.91(m,8H),1.39(m,4H).将N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺(1.42g,2.62mmol)溶解在二氯甲烷中(50mL)混合，冰浴，发烟硝酸(0.165g,2.62mmol)滴加到混合体系中，反应3.5h。反应结束后调pH值至中性，混合液倒入甲醇，过滤、洗涤、真空干燥，以二氯甲烷为洗脱剂经硅胶柱色谱分离，得棕红色固体(1.26g,产率:80％)。1HNMR(600MHz,CDCl3)δ＝8.72(d,J＝8.0Hz,1H),8.70-8.61(m,4H),8.54(d,J＝8.1Hz,1H),8.16(d,J＝8.1Hz,1H),5.00(t,J＝12.1Hz,2H),2.53(q,J＝12.4Hz,4H),1.93(d,J＝11.3Hz,4H),1.76(d,J＝11.3Hz,6H),1.51-1.28(m,6H).(图1)ESI-MSm/z:[M]+calculatedforC36H30N3O6600.21346；foun本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种苝二酰亚胺衍生物PDI-NO

【技术特征摘要】
1.一种苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2，其特征在于，结构式为：





2.如权利要求1所述的一种苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2的合成方法，其特征在于，步骤如下：
(1)按摩尔比为1：6-8将苝四酸酐、环己胺溶于有机溶剂中，在140～150℃下反应24h，停止反应，将环己胺蒸出，残留物降至室温加入甲醇，过滤，晾干得产物N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺；
(2)N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺、二氯甲烷混合，混合体系降至0℃以下，滴加发烟硝酸，反应时间为3.5h,经分离、提纯得棕红色产物，即为1-硝基-N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺；其中N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺和发烟硝酸的摩尔比为1：0.9-1.1。


3.如权利要求2所述的PDI-NO2的合成方法，其特征在于，所述的步骤(1)中苝四酸酐和环己胺的摩尔比为1：7。


4.如权利要求2所述的PDI-NO2的合成方法，其特征在于，所述的步骤(2)中N,N-二环己基-3,4:9,10-苝二酰亚胺和发烟硝酸的摩尔比为1：1。


5.如权利要求1所述的一种苝二酰亚胺衍生物PDI-NO2在S2-检测中的应用。


6.一种检测S2-的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：石岩，霍方俊，阴彩霞，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14