一种吲哚吡啶类酸性指示剂、制备方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种吲哚吡啶类酸性指示剂、制备方法及其应用，属于指示剂合成技术领域。该酸性指示剂为吲哚吡啶衍生物。具有酸性条件下由无色变黄色的指示剂性能。该指示剂变色范围是pH小于7.0，并且在水和有机溶剂中都具有较好的溶解性。该指示剂合成简单，显色清晰，检测灵敏，具有可逆检测的特性。该指示剂还可以在紫外和荧光分光光度计中使用，化合物的细胞毒性小，是一种多功能，安全灵敏的强碱性指示剂，具有很好的实用性。具有很好的实用性。具有很好的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种吲哚吡啶类酸性指示剂、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于指示剂合成
，涉及一种吲哚吡啶类酸性指示剂、制备方法及其应用。

技术介绍

[0002]酸指示剂是检验溶液碱性的常用化学试剂，在实验室和工业生产中均可发挥重要的作用。目前最为流行和简便的pH检测方法是使用玻璃电极的pH计，但是玻璃电极受周围环境的影响，存在较大的误差，此外便携性和易用性都限制其应用。基于紫外和荧光光谱的新型pH指示剂能够消除玻璃电极的误差，而被广泛关注。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一个目的是提供一种酸性指示剂，该指示剂为吲哚吡啶衍生物指示剂，具有制备简单、显色清晰、检测灵敏、具有可逆检测等优点。
[0004]所述吲哚吡啶盐衍生物选自式(I)所示的化合物中的一种或者多种组合：
[0005][0006]其中R1、R2、R3、R4可以是H、F、Cl、Br、I、NO2、OH、CHO等。R2、R3自身或者与毗邻的取代基相连形成3
‑
7元饱和或不饱和的环烷基或杂环烷基。
[0007]所述的指示剂溶质为吲哚吡啶化合物，溶剂为水或有机溶剂。
[0008]有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、乙腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的一种或多种的组合。
[0009]作为本专利技术的第二个目的，提供一种酸性指示剂的制备方法，包括如下步骤：量取干燥乙腈(15
‑
50mL)置于100mL圆底烧瓶中，称取芦竹碱(2
‑
10mmol)溶解入上述反应瓶中，再取4
‑
醛基吡啶(4
‑
20mmol)和正三丁基膦(4
‑
20mmol)常温下加入上述反应瓶中，80℃加热回流反应8h。硅胶板检测反应进程。旋干有机溶剂，得褐色油状物质，经硅胶柱层析分离纯化，得淡黄色固体，产率为51％。其中芦竹碱：4
‑
醛基吡啶：正三丁基膦：的摩尔比为1:2:2。
[0010]作为其应用，所述的pH指示剂为酸性pH指示剂，当然，也可以负载到定性滤纸上得到酸性pH试纸。
[0011]pH值检测方法包括在不同pH条件下使用该指示剂进行紫外吸收光谱、荧光光谱的分析。
[0012]本专利技术所涉及的吲哚吡啶衍生物，是一种活性生物小分子，被广泛用于医药领域，
但其作为酸性指示剂的报道还没有被发现。该指示剂具有制备简单、显色清晰、检测灵敏、具有可逆检测等优点。
附图说明
[0013]图1是化合物的合成路线；
[0014]图2是化合物1的核磁图谱(氢谱)；
[0015]图3是化合物1的核磁图谱(碳谱)；
[0016]图4吲哚吡啶化合物的在不同pH条件下的发射和吸收光谱；
[0017]图5吲哚吡啶化合物的可见光下的颜色变化；
[0018]图6吲哚吡啶化合物的紫外光下的颜色变化；
[0019]图7吲哚吡啶化合物优化后的构型；
[0020]图8吲哚吡啶化合物荧光响应机理；
[0021]图9吲哚吡啶化合物质子化前后的HOMO/LUMO。
具体实施方式
[0022]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0023]实施例一：
[0024]如图1所示，一种碱指示剂的制备方法，化合物的制备方法：量取15ml干燥乙腈置于50ml圆底烧瓶中，称取芦竹碱2mmol溶解入上述反应瓶中，再取4
‑
醛基吡啶4mmol和正三丁基膦4mmol常温下加入上述反应瓶中，800C加热回流反应8h。硅胶板检测反应进程。旋干有机溶剂，得褐色油状物质，经硅胶柱层析分离纯化，得淡黄色固体(化合物1)，产率为51％。其中芦竹碱：4
‑
醛基吡啶：正三丁基膦：的摩尔比为1:2:2。图2为化合物1的核磁图谱(氢谱)，图3为化合物1的核磁图谱(碳谱)。
[0025]1H NMR(400MHz,DMSO
‑
d6)δ11.50(s,1H),8.47(d,J＝4.6Hz,2H),8.05(d,J＝7.7Hz,1H),7.73(d,J＝15.5Hz,2H),7.52(d,J＝4.5Hz,2H),7.46(d,J＝7.9Hz,1H),7.18(dd,J＝9.6,7.7Hz,2H),7.07(d,J＝16.6Hz,1H).13C NMR(100MHz,DMSO
‑
d6)δ149.71,145.84,137.12,127.87,127.28,125.03,122.02,120.22,120.04,119.91,119.86,113.18,112.03.
[0026]实施例二：
[0027]我们研究了不同pH值下PVI在B
‑
R缓冲溶液中的吸收和发射光谱(图4)。如图4所示，弱酸条件下(pH＝7.00
‑
4.00)，PVI的最大吸收峰位于414nm处，荧光强度在酸性条件下随着pH值的减小而逐渐升高。在pH大于4时，荧光强度的增幅开始减缓。同时溶液颜色逐渐由无色变为黄色。化合物吸光度的变化是由于质子化后的PVI分子整体Π成键轨道与Π反键轨道能级缩小，跃迁概率增大所致。与此同时，在该吸收光波长上激发出的最大荧光发射峰位于527nm处，且荧光强度随着pH的减小而逐渐升高。这可能是因为质子化后的PVI分子的ICT效应受到阻碍，导致荧光增强。
[0028]实施例三：
[0029]如图5、6所示，一种吲哚吡啶衍生物的应用，为进一步研究化合物的光物理性质，
究了化合物在不同pH环境下的光学性质。在可见光和紫外灯的照射下，探针的荧光强度和颜色发生改变。可见光条件下，在pH大于7的条件下，探针的颜色由黄色变为无色。紫外光条件下，在pH大于7的条件下，探针的的绿色荧光逐渐消失。
[0030]实施例四：
[0031]为了探究荧光响应对pH的潜在机制，对PVI质子化前后的分子构型和HOMO/LUMO能级分布进行了密度泛函(DFT)分析。如图7所示，PVI是一个大共轭平面。其中吲哚环上的氮原子的孤对电子也参与共轭体系的构建，而吡啶环则不然。吲哚环上的氮原子比吡啶环上的氮更容易被质子化，所以吲哚环上的氮原子先被质子化。随后，研究了相应结构的HOMO/LUMO能级分布(图9)。质子化后PVI的HOMO和LUMO在分子中分布较多，导致ICT效应被抑制使荧光增强(图8)。PVI质子化后的HOMO和LUMO轨道之间的能量间隙(Eg)逐渐减小，这与它们的荧光发射峰红移的结果一致。
[0032]本文中所描述的具体实施例仅是对本专利技术精神作举例说明。本专利技术所属
的技术人员可以对所描述的具体实施例，做修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本专利技术的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种吲哚吡啶类酸性指示剂，其特征在于，吲哚吡啶类酸性指示剂为式(I)所示的化合物中的一种或者多种组合：其中R1、R2、R3、R4可以是H、F、Cl、Br、I、NO2、OH、CHO；R2、R3自身或者与毗邻的取代基相连形成3
‑
7元饱和或不饱和的环烷基或杂环烷基。2.根据权利要求1所述一种吲哚吡啶类酸性指示剂，其特征在于，所述吲哚吡啶类酸性指示剂溶质为式(I)所示的化合物，溶剂为水或有机溶剂。3.根据权利要求2所述一种吲哚吡啶类酸性指示剂，其特征在于，有机溶剂为甲醇、乙醇、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、乙酸乙酯、乙腈、N,N
‑
二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的一种或多种的组合。4.一种制备权利要求1
‑
3任意项所述吲哚吡啶类酸性指示剂的方法，其特征在于，包括如下步骤：量取干燥乙腈(15
‑
50mL)置于100mL圆底烧瓶中，称取芦竹碱(2
‑
10mmol)溶解入上述反应瓶...

【专利技术属性】
技术研发人员：高涛，陈涛，袁兵，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：发明
国别省市：