新型吖啶9磺酰胺衍生物的合成及光譜學(xué)性質(zhì)

1、新型吖啶9磺酰胺衍生物的合成及光譜學(xué)性質(zhì)    God sends fortune to fools.  Great winds blow upon high hills.                        作者：穆小靜 肖尚友 王建超 吳彥蕾 夏之寧Every man has

2、 his hobby-horse.  【摘要】  在吖啶磺酰胺分子中引入雜環(huán)安替比林吸電性基團，合成了N對甲基苯磺酰基N(4安替比林)10甲基吖啶9磺酰胺三氟甲基磺酸鎓鹽。最終產(chǎn)物與未甲基化的前體分別與模型化合物N對甲基苯磺?；鵑苯基10甲基吖啶9酰胺三氟甲基磺酸鎓鹽及其前體的紫外可見吸收光譜（UV）、熒光光譜（FL）進行比較。結(jié)果表明，引入雜環(huán)安替比林使吖啶磺酰胺的UV和FL譜發(fā)生了變化，尤其是FL譜的最大激發(fā)與發(fā)射峰的位置比相應(yīng)的模型化合物大幅藍移。最終產(chǎn)物及其前體的最大ex分別為268和274 nm； em分別為321和327 

3、nm()。而模型化合物及前體最大ex分別為365和359 nm； em分別為504和440 nm。H2O2引發(fā)的目標(biāo)產(chǎn)物的化學(xué)發(fā)光（CL）在1.1 s完成；化學(xué)發(fā)光量子產(chǎn)率與模型化合物相當(dāng)，是Luminol的化學(xué)發(fā)光效率的5.6倍。 【關(guān)鍵詞】  吖啶磺酰胺，雜環(huán)取代，紫外光譜，熒光光譜，化學(xué)發(fā)光Nightingales will not sing in a cage.  Abstract  By introducing an electrowithdrawing&

4、#160;antipyrine group, N(ptoluenesulfonyl)N(4antipyrine)10methylacridinium9carboxamide triflate was prepared. The UV, FL and CL properties of the target compound and of its precursor were investi

5、gated by comparing with those of the model compound N(ptoluenesulfonyl)Nphenyl10methylacridinium9carboxamide triflate and the corresponding precursor respectively. The results show that acridine 

6、sulfonamide with a heterocyclic antipyrine group exhibits blue shift of both UV absorption and of maximum excitation wavelength(ex) and emission wavelength(em) in FL spectra, compa

7、ring with the corresponding model compound. The ex of the final target and its precursor are 268 and 274 nm, respectively; and the em are 321 and 327 nm, r

8、espectively, while ex of the model compound and its unmethylated precursor are 365 and 359 nm, respectively; and the em are 504 and 440 nm, respectively. Moreover, t

9、he chemiluminescence of the final target compound triggered by H2O2 could finish within 1.1 s; and the quantum yield is similar to that of the model compound, being&

10、#160;5.6 times high as that of luminol.Keywords  Acridine sulfonamide, heterocyclic group, ultraviolet spectrum, fluorescence, chemiluminescence 1 引 言    吖啶衍生物具有大的共軛體系和非常強的分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移能力，具有較強的紫外吸

11、收和熒光強度，能嵌入DNA的雙鏈之間，因而作為核酸探針在生物分析中應(yīng)用廣泛14。而且吖啶酯和吖啶磺酰胺鎓鹽是一類量子產(chǎn)率較高的化學(xué)發(fā)光試劑，在水中溶解性好，穩(wěn)定且不易水解5。常用于環(huán)境分析、免疫分析、酶活性分析和標(biāo)記寡核苷酸片段等，在臨床上用于測定細菌、病毒或其它疾病標(biāo)志物69。鑒于吖啶衍生物在分析中的廣泛應(yīng)用，對其結(jié)構(gòu)進行修飾獲得不同光譜學(xué)性質(zhì)的新化合物,引起了人們的興趣2,1016。God defend me from my friends; form my enemy I can defend myself.      吖啶酯和吖啶磺酰胺

12、鎓鹽衍生物的離去基團對化學(xué)發(fā)光動力學(xué)起決定作用，還影響發(fā)光反應(yīng)和暗反應(yīng)（不發(fā)光的副反應(yīng)）的相對比例，從而影響發(fā)光效率及吖啶鹽的水解穩(wěn)定性11(醫(yī)藥學(xué)/臨床醫(yī)學(xué)論文 )。因此，對離去基團的修飾有望得到光學(xué)性能特異的化合物。本實驗在吖啶磺酰氨的N原子上引入雜環(huán)，以期大幅改變離去基團和發(fā)光基團上的電子云密度，從而改變它的紫外可見吸收（UV）、熒光特性（FL）和化學(xué)發(fā)光（CL）性能，以實現(xiàn)復(fù)雜體系中多個被測物的同時分析。  2 實驗部分2.1 儀器及試劑    X4數(shù)顯熔點儀（上海精科儀器廠); Avance 5

13、00核磁共振儀(Bruker 公司); 2400元素分析儀（PerkinElmer公司）; 21世紀(jì)紫外可見掃描儀（北京普析通用公司）; RF5301熒光光譜儀(島津公司);自組裝化學(xué)發(fā)光儀帶色譜工作站聯(lián)機附件。三氟甲基磺酸甲酯(Aldrich公司)；對甲苯磺酰氯、4（N,N二甲基氨基）吡啶（DMAP）、4氨基安替比林、溶劑等均為國產(chǎn)分析純或化學(xué)純。自合成吖啶9羧酰氯、N對甲基苯磺?；鵑苯基吖啶9酰胺、N對甲基苯磺?；鵑苯基10甲基吖啶9酰胺三氟磺酸鹽，均經(jīng)1HNMR確認結(jié)構(gòu)。2.2 實驗方法The emperor treats talent

14、as tools, using their strongpoint to his advantage.      目標(biāo)化合物N對甲基苯磺酰基N(4安替比林)10甲基吖啶9磺酰胺三氟磺酸鹽及其前體化合物的合成路線見圖解1。2.2.1  4(N對甲基苯磺酰)氨基安替比林（3）的合成  化合物3的合成參見文獻9。淡黃色晶體，產(chǎn)率61%，熔點221222 °C， 1H NMR（CDCl3） 9.89(s, 1H), 7.68（d, J

15、=8.4 Hz, 2H）, 7.467.35（m, 5H）, 7.00（d, J=8.4 Hz, 2H）, 3.17（s, 3H）, 2.49(s, 3H), 2.41(s, 3H)。IR(KBr): (cm1) 3192(NH), 1668(CO)。EA(C18H19N3O3S) 理論值C 60.49, H 5.36, N 11.76; 實測值C 

16、;60.53, H 5.31, N 11.80。2.2.2  N(對甲基苯磺酰基)N(4安替比林)吖啶9磺酰胺的合成(5)  化合物5的合成參見文獻16。淡黃色晶體，產(chǎn)率63%,m.p 244245 。1H NMR:  8.45(d, J=8 Hz, 2H), 8.34(d, J=8 Hz, 1H), 8.28(d, J=8 Hz, 1H), 8.

17、20(d, J=8 Hz, 1H), 7.887.81(m, 2H), 7.747.65(m, 2H), 7.46(d, J=8 Hz, 2H), 7.38(t, J=8 Hz, 1H), 7.327.22(m, 3H), 6.67(d, J=8 Hz, 2H), 2.67(s, 3H), 2.51(s, 3H), 1.84(s,

18、0;3H)。IR(KBr): (cm1) 1666(CO)。EA(C32H26N4O4S): 理論值C 68.31, H 4.66, N 9.96; 實測值C 68.43, H 4.71, N 9.92。2.2.3  N(對甲基苯磺酰基)Wine and judgement mature with age.  N(4安替比林)10甲基吖啶9磺酰胺三氟甲基磺酸鹽(6)  化合物6的合成參見文獻11。橙紅色固體

19、，產(chǎn)率52%，m.p 6265 。1HNMR:  8.63(d, J=8 Hz, 2H), 8.568.21(m, 6H), 8.137.95(m, 3H), 7.51(t, J=8 Hz, 2H), 7.48(d, J=8 Hz, 2H), 6.84(d, J=8 Hz, 2H), 4.93(s, 3H), 2.95(s, 3

20、H), 2.50(s, 3H), 1.89(s, 3H)。IR(KBr): (cm1) 1670(CO)。EA(C34H29F3N4O7S2): 理論值C 56.19, H 4.02, N 7.71; 實測值C 56.23, H 4.01, N 7.67。  2.2.4  溶液配制及紫外可見光譜、熒光光譜和化學(xué)發(fā)光測定  按內(nèi)容性質(zhì)和研究方法的不同可以把論文分為理論性

21、論文、實驗性論文、描述性論文和設(shè)計性論文.  分別配制濃度為(5)： 26.1 mol/L、(6): 75.5 mol/L、(7): 15.9 mol/L、(8): 81.1 mol/L的乙腈溶液用作UV和FL光譜掃描。濃度為138 mol/L化合物6溶液用作CL測定。CL引發(fā)試劑參見文獻11。  3  結(jié)果與討論A man cannot whistle and drink at he same time.  3.1  化合物

22、的UV譜Nature is the glass reflecting truth.      為研究安替比林基團對吖啶磺酰胺衍生物UV光譜的影響，選用模型化合物7、8（分子結(jié)構(gòu)見圖解2）與5、6 UV圖進行比較。圖1所示的曲線從a至d分別代表化合物7、5、6、8的UV吸收譜，它們最大吸收峰的位置及摩爾吸光系數(shù)見表1。    如圖1所示，化合物5（曲線b）峰形多且不對稱，216 和275 nm處為兩個肩峰，252 nm處峰形尖銳，吸收最強。化合物6與其前體化合物5比較

23、，化合物6 的UV圖（曲線c）中4個峰相互重疊程度較化合物5小，因此它們峰形差別較大。但是各峰的位置和化合物5卻有一定的對應(yīng)關(guān)系，但相應(yīng)峰的摩爾吸光系數(shù)值比化合物5的各對應(yīng)峰小。217 nm為苯環(huán)的K帶吸收；247 nm為吖啶環(huán)結(jié)構(gòu)的E帶吸收、安替比林苯環(huán)及對甲基苯磺?；鶊F的B帶吸收共同作用的結(jié)果。但吖啶環(huán)的貢獻較大，因為E帶吸收較B帶強。另外化合物6在247 nm波長比物5的對應(yīng)峰藍移了5 nm。同樣，比較化合物7和8的UV圖可見，除了化合物8在291 nm吸收峰外，其它吸收峰比化合物7的相應(yīng)峰弱。以上兩對化合物的UV譜比較表明，1

24、0位未甲基化的磺酰胺吸收較強。這是因為甲基化后吖啶環(huán)共軛系統(tǒng)缺電子所致。    圖1中曲線a和b（化合物7和5）形狀相似，但化合物7在275 nm處無吸收峰。化合物5比7在363和252 nm附近兩個吸收峰的摩爾吸光系數(shù)略小，而在216 nm處的吸光摩爾吸收系數(shù)幾乎相等。比較化合物6和8的UV吸收曲線（c和d）可知：吸收曲線的峰形有顯著差異?；衔?在247 nm無吸收峰，但在此波長附近有255和262 nm兩個吸收峰；化合物6比8在217、289和366 nm附近共有峰的吸收系數(shù)小，差異可能是

25、由于安替比林基團的吸電子性質(zhì)所引起的。表1  化合物5，6，7和8在乙腈溶液中的紫外吸收峰的位置及摩爾吸光系數(shù)（略） 論文教育信息網(wǎng)    3.2 化合物的FL譜    化合物5,6,7和8的激發(fā)及發(fā)射光譜見圖2（同一化合物的激發(fā)與發(fā)射曲線選用相同的線型，左邊為激發(fā)譜，右邊為發(fā)射譜；激發(fā)和發(fā)射譜的狹縫寬度均設(shè)定為10 nm）。  4個化合物的激發(fā)與發(fā)射峰波長見表2。與預(yù)期相符，化合物5和6均有強烈熒光?；衔?的最大激發(fā)波長ex=274, 321 

26、;nm；其中321 nm處強度最大，設(shè)定不同的激發(fā)波長測定化合物5的發(fā)射光譜發(fā)現(xiàn)，其最大發(fā)射波長為327 nm，考到激發(fā)波長321 nm與發(fā)射波長327 nm相近，因此選274 nm為激發(fā)波長而未選321 nm?；衔?的最大激發(fā)波長ex=268 nm；固定ex=268 nm，最大發(fā)射波長em=321 nm。化合物6的激發(fā)和發(fā)射峰位置比化合物5均藍移6 nm?；衔?和8的最大激發(fā)波長分別為359與365 nm；分別固定其最大ex進行熒光發(fā)射光譜掃描，它們的最大發(fā)射波長em分別為440

27、與504 nm?；衔?比7的熒光激發(fā)峰的位置紅移6 nm，最大發(fā)射峰紅移64 nm。表2  化合物5, 6, 7和8的乙腈溶液中的熒光激發(fā)及發(fā)射峰波長（略）    比較化合物5和化合物7的熒光激發(fā)與發(fā)射峰的位置可知：化合物5離去基團上具有吸電性的安替比林基團，最大激發(fā)位置比化合物7藍移85 nm；化合物5的最大發(fā)射峰位于327 nm，在417 nm處的發(fā)射較弱，而化合物7的最大發(fā)射位于440 nm，比較它們在400 nm以上的發(fā)射峰：

28、吸電性的安替比林基團使發(fā)射峰藍移了23 nm。同樣，化合物6比8的熒光激發(fā)及發(fā)射峰位置均發(fā)生了大幅藍移，化合物6比8的最大激發(fā)峰藍移97 nm；最大發(fā)射峰藍移183 nm。這表明吖啶磺酰胺衍生物的離去基團中引入吸電子基團，能使其最大激發(fā)及發(fā)射的位置發(fā)生大幅藍移。3.3 化合物6的CL譜Silence in times of suffering is the best.      化合物5及化合物7吖啶環(huán)中的氮原子未甲基化成鹽，因而未帶正電荷，吖啶環(huán)上的電子云密度較大，過氧化氫陰離子親核進攻羰基碳的能力弱，

29、因此發(fā)光過程非常緩慢，發(fā)光強度難以檢測和應(yīng)用。通常以它的10甲基化產(chǎn)物為發(fā)光試劑。實驗表明，化合物6是一個強效的化學(xué)發(fā)光試劑,化學(xué)發(fā)光的量子產(chǎn)率與模型化合物8相當(dāng)，是Luminol體系的5.6倍（以面積積分計算）?；衔?的化學(xué)發(fā)光大約在1.1 s完成，為瞬間發(fā)光；在0.5 s時達到最大，比化合物8（1.5 s完成）快，與預(yù)期相符。LuminolH2O2CuSO4體系的化學(xué)發(fā)光(32.3 min)緩慢，目標(biāo)產(chǎn)物6的化學(xué)發(fā)光速率快，因此峰形尖銳（見圖3），信噪比高，即使在低濃度下也可檢測到發(fā)光信號。4 結(jié) 論We are here to

30、 add what we can to life, not to get what we can from it.      在吖啶磺酰胺的離去基團上修飾吸電子的安替比林基團，使衍生物的紫外吸收減弱；熒光最大激發(fā)及發(fā)射峰發(fā)生大幅藍移；使化學(xué)發(fā)光的速度加快，發(fā)光的量子產(chǎn)率與模型化合物相當(dāng)。    吖啶磺酰胺10位氮原子甲基化成鹽后使紫外吸收峰形變得尖銳，吸收位置發(fā)生藍移，吸收強度減弱。本實驗合成化合物與其它吖啶磺酰胺相比在熒光光譜、化學(xué)發(fā)光動力學(xué)方面差異很大，提示可以與其它吖啶磺酰胺衍生物聯(lián)用標(biāo)記不同探針（

31、或抗體）而用于多組分同時熒光分析或化學(xué)發(fā)光分析?！緟⒖嘉墨I】  1 Wu M, Wu W, Gao X, Lin X, Xie Z. Talanta, 2008, 75(4): 99510012 Si WenHui(司文會), Zi YanQin(訾言勤), Tu YiFeng(屠一鋒). Spectroscopy and Spectral

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