N,N-二丙基異魯米諾的合成及其光譜性質

伍 斌，沈 娟，曹 敏，馮志明*

(1.湖南師范大學 化學生物學及中藥分析省部共建教育部重點實驗室，

N,N-二丙基異魯米諾的合成及其光譜性質

伍 斌1，沈 娟1，曹 敏2，馮志明1*

(1.湖南師范大學 化學生物學及中藥分析省部共建教育部重點實驗室，

湖南 長沙 410081；2.長沙理工大學經濟與管理學院，湖南 長沙 410076)

合成了異魯米諾衍生物N,N-二丙基異魯米諾，對其結構和光譜性質進行了表征與研究。結果表明，pH=2～4時，N,N-二丙基異魯米諾有較強的熒光，且隨著pH值的增大熒光強度先增強后減弱，在pH=3時，熒光強度達到最強；pH=5～6時，熒光強度隨著pH值的增大逐漸減弱； pH=7～12時，熒光強度基本穩(wěn)定。在N,N-二丙基異魯米諾的濃度為0～50 μmol·L-1時，熒光強度隨濃度的增大而增強，線性擬合的標準曲線方程為y=4.5371+7.9074x，相關系數R2為0.9972。紫外吸收光譜表明，N,N-二丙基異魯米諾在296 nm處有很強的π→π*躍遷和苯環(huán)的重疊引起的B帶吸收峰，在200～240 nm處有羰基與苯環(huán)雙鍵共軛引起的較弱的K帶吸收峰。

N,N-二丙基異魯米諾；紫外吸收光譜；熒光強度

Synthesis and Spectral Properties ofN,N-Dipropylisoluminol

WU Bin1，SHEN Juan1，CAO Min2，FENG Zhi-ming1*

化學發(fā)光免疫分析法既具有化學發(fā)光檢測的高靈敏性，又具有免疫分析法的特異性，檢測快速，試劑無放射危害，已廣泛應用于抗原、半抗原和抗體的免疫檢測，為腫瘤標志物等生物微量物質的超微定量和定性分析開辟了新的途徑[1-6]。在眾多的化學發(fā)光試劑中，魯米諾(3-氨基鄰苯二甲酰肼)因較高的發(fā)光量子產率、較好的水溶性、可與多種氧化劑發(fā)生化學發(fā)光反應等優(yōu)勢已成為應用最廣泛的化學發(fā)光試劑。異魯米諾(4-氨基鄰苯二甲酰肼)發(fā)光量子產率雖只有魯米諾的10%，但經過氨基烷基化后，其發(fā)光量子產率可提高數倍甚至數十倍以上，且發(fā)光穩(wěn)定性優(yōu)于魯米諾[7-8]。鑒于此，作者合成了N,N-二丙基異魯米諾，并對其結構和光譜性質進行了表征和研究。

1 實驗

1.1 試劑與儀器

所用試劑均為分析純，實驗用水為二次蒸餾水。

F4500型熒光分光光度計，日立公司；PHS-3C型pH計，鄭州長城科工貿有限公司；UV-2450型紫外可見分光光度計，日本島津公司；旋轉蒸發(fā)器，上海亞榮生化儀器廠。

1.2N,N-二丙基異魯米諾的合成

42.20 g(0.01 mol)4-硝基鄰苯二甲酸(Ⅰ)、60 g(0.05 mol)乙酸酐和2.1 g(0.02 mol)磷酸于187 ℃反應3 h，冷卻至室溫，乙醚洗滌2次，干燥，得化合物Ⅱ(48.5 g，產率90%)。

48.25 g(0.25 mol)化合物Ⅱ和9.3 g(0.16 mol)尿素溶于40 mLN,N-二甲基甲酰胺(DMF)中，167 ℃回流反應4 h，冷卻至室溫，過濾，以3×100 mL冰飽和食鹽水洗滌濾餅，經95%乙醇重結晶，干燥，得化合物Ⅲ(40.1 g，產率83.6%)。

9.6 g(0.05 mol)化合物Ⅲ、 5 g(0.05 mol)碳酸鉀和10.0 g(0.075 mol)碘甲烷溶于40 mL DMF中，167 ℃回流反應3 h，冷卻至室溫，加入100 mL蒸餾水，抽濾，干燥，得化合物Ⅳ(7.0 g，產率74.8%)。

7.0 g(0.06 mol)化合物Ⅳ、41.2 g(0.06 mol)二氯亞錫溶于160 mL 15%鹽酸中，室溫反應1 h，67 ℃反應4 h。冷卻至室溫，過濾，用150 mL 5%NH3·H2O洗滌濾餅，干燥，得化合物Ⅴ(7.8 g，產率74%)。

3.5 g(0.02 mol)化合物Ⅴ溶于40 mL DMF中，緩慢滴加10.18 g(0.06 mol)碘丙烷，167 ℃回流反應6 h，冷卻至室溫，減壓回收溶劑后經柱層析(展開劑為乙酸乙酯∶石油醚=1∶4)分離，干燥，得化合物Ⅵ(2.22 g，產率42.3%)。

0.58 g(0.002 mol)化合物Ⅵ溶于40 mL無水乙醇中，緩慢滴加70.0 g(1.1 mol)80%水合肼，100 ℃下反應6 h。冷卻至室溫，減壓回收溶劑，經無水乙醇重結晶，真空干燥，得白色固體化合物Ⅶ(0.27 g，產率51.9%)。

2 結果與討論

2.1N,N-二丙基異魯米諾的結構表征

N,N-二丙基異魯米諾：m.p.238～240 ℃；1HNMR(500 MHz，DMSO)，δ：11.09(s，2H)，7.82(d，J=9.0 Hz，1H)，7.16(m,J=9.0 Hz,1H)，7.00(s,1H),3.36(t,J=7.5 Hz,4H)，1.61～1.54(m,4H)，0.91(t,J=7.5 Hz,6H)；IR(KBr),ν,cm-1：3 450,3 010,2 680,1 670,1 520,750,630。

2.2N,N-二丙基異魯米諾的光譜性質研究

2.2.1 pH值對熒光光譜的影響

以335 nm為激發(fā)波長、DMSO為溶劑，50 μmol·L-1N,N-二丙基異魯米諾在pH值為2～12的PBS緩沖溶液中的熒光光譜如圖1所示。

圖1 pH值對N,N-二丙基異魯米諾熒光強度的影響

由圖1可以看出：pH=2～4時,N,N-二丙基異魯米諾有較強的熒光，熒光強度隨著pH值的增大先增強后減弱，在pH=3時熒光強度達到最強；pH=5～6時,熒光強度隨著pH值的增大逐漸減弱；pH=7～12時，熒光強度基本穩(wěn)定。表明N,N-二丙基異魯米諾的熒光強度在pH=2～6時受酸度影響較大，在中性及堿性條件下其熒光強度基本穩(wěn)定。因此，本實驗選擇在pH值為7.35～7.45時考察N,N-二丙基異魯米諾濃度對熒光強度的影響以及測定其紫外吸收光譜。

2.2.2 濃度對熒光強度的影響

以335 nm為激發(fā)波長、DMSO為溶劑，考察N,N-二丙基異魯米諾濃度在0～50 μmol·L-1范圍內對熒光強度的影響，結果如圖2所示。

圖2 濃度對N,N-二丙基異魯米諾熒光強度的影響

由圖2可以看出，N,N-二丙基異魯米諾的熒光強度隨其濃度的增大而增強，當濃度為50 μmol·L-1時，熒光強度最強。因此，本實驗選擇N,N-二丙基異魯米諾濃度為50 μmol·L-1時考察其光譜性質。

在pH值為7.45的PBS緩沖液中，N,N-二丙基異魯米諾的標準曲線如圖3所示。

圖3 N,N-二丙基異魯米諾溶液的標準曲線

經線性擬合得到標準曲線方程為y=4.5371+7.9074x，相關系數R2為0.9972。因此，在濃度0～50 μmol·L-1范圍內，N,N-二丙基異魯米諾的熒光強度與其濃度線性關系良好，可用于光譜分析。

2.2.3 紫外吸收光譜

以DMSO為溶劑，50 μmol·L-1N,N-二丙基異魯米諾的紫外吸收光譜如圖4所示。

圖4 N,N-二丙基異魯米諾的紫外吸收光譜

由圖4可以看出，N,N-二丙基異魯米諾的紫外吸收光譜在296 nm處有由π→π*躍遷和苯環(huán)的重疊引起的強的B帶吸收峰；在200～240 nm處有羰基與苯環(huán)的雙鍵共軛引起的較弱的K帶吸收峰。

3 結論

合成了化合物N,N-二丙基異魯米諾，并對其結構進行了表征，探究了pH值、濃度對其熒光強度的影響。pH=2～6時，N,N-二丙基異魯米諾溶液熒光強度受酸度影響較大，在中性及堿性環(huán)境中熒光強度基本穩(wěn)定。當濃度在0～50 μmol·L-1范圍內，其熒光強度隨著濃度的增大而增強。紫外吸收光譜表明，N,N-二丙基異魯米諾在200～240 nm、296 nm處都有特征吸收峰。

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(1.KeyLaboratoryofChemicalBiology&TraditionalChineseMedicineResearchof

MinistryofEducation，HunanNormalUniversity，Changsha410081,China;2.Schoolof

Economics&Management，ChangshaUniversityofScience&Technology，Changsha410076，China)

IsoluminolderivativeN,N-dipropylisoluminolwassynthesized,itsstructurewascharacterized,anditsspectralpropertieswerestudied.WhenpH=2～4,N,N-dipropylisoluminolhadstrongfluorescence,andthefluorescenceintensityincreasedfirstlyandthenweakenedwiththeincreasingofpHvalue,whenpH=3,thefluorescenceintensitywasthestrongest;whenpH=5～6,thefluorescenceintensitygraduallyweakenedwiththeincreasingofpHvalue;whenpH=7～12,thefluorescenceintensitywasbasicallystable.WhentheconcentrationofN,N-dipropylisoluminolwas0～50μmol·L-1,thefluorescenceintensityincreasedwiththeincreasingoftheconcentration.Thestandardcurveequationoflinearfittingwasy=4.5371+7.9074x,andthecorrelationcoefficientR2was0.9972.Ultravioletabsorptionspectrumshowedthat,N,N-dipropylisoluminolhadstrongπ→π*transitionandBbandabsorptionpeakcausedbyoverlappingbenzeneringat296nm,andconjugateweakKbandabsorptionpeakbetweencarbonylandthedoublebondofbenzeneringat200～240nm.

N,N-dipropylisoluminol;ultravioletabsorptionspectrum;fluorescenceintensity

2016-10-06

伍斌(1991-)，男，湖南邵陽人，碩士研究生，研究方向：有機合成，E-mail:531179186@qq.com；通訊作者：馮志明，副教授，E-mail:fengzhiming@163.com。

10.3969/j.issn.1672-5425.2017.02.010

TQ 422 O 621.22

A

1672-5425(2017)02-0042-03

伍斌，沈娟，曹敏，等.N,N-二丙基異魯米諾的合成及其光譜性質[J].化學與生物工程，2017，34(2)：42-44.