阅读说明：本技术 一种用于检测h2s的异长叶烷基比色型探针及其制备方法 (For detecting H2Isolongifolane colorimetric probe of S and preparation method thereof ) 是由 王石发 巩帅 高语 王忠龙 张燕 李明新 杨益琴 徐徐 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于检测H<Sub>2</Sub>S的异长叶烷基比色型探针及其制备方法。本发明利用天然可再生资源长叶烯衍生物异长叶烷酮为原料,与4-硝基苯甲醛缩合生成7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮；7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮再与水合肼和二氯二氰基苯醌进行缩合环化得到5,5,9,9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2,4,5,6,7,8,9,9a-八氢-5a,8-桥亚甲基苯并[g]吲唑,该化合物能专一性与H<Sub>2</Sub>S作用,颜色由无色变为黄褐色,可作为检测H<Sub>2</Sub>S浓度比色型探针。(The invention discloses a method for detecting H 2 S isolongifolane colorimetric probe and a preparation method thereof. According to the invention, a natural renewable resource longifolene derivative isolongifolanone is used as a raw material, and is condensed with 4-nitrobenzaldehyde to generate 7- (4' -nitrobenzylidene) isolongifolanone; condensing 7- (4' -nitrobenzylidene) isolongifolanone with hydrazine hydrate and dichloro dicyano benzoquinone for cyclization to obtain 5, 5, 9, 9-tetramethyl-3- (4-nitrophenyl) -2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9 a-octahydro-5 a, 8-methanobenzo [ g]Indazoles, which compounds are specific for H 2 S is acted, the color is changed from colorless to yellow brown, and the S can be used for detecting H 2 And (3) an S concentration colorimetric type probe.)

一种用于检测H2S的异长叶烷基比色型探针及其制备方法

技术领域

本发明属精细有机合成技术领域，涉及检测H₂S的异长叶烷基比色型探针及其制备方法和应用。

背景技术

硫化氢是一种无色、剧毒的酸性气体，具有强烈的腐蚀性和刺激性，可损伤人体的呼吸系统和中枢神经系统。最新研究表明：硫化氢也是人体内重要的内源性气体信号分子，具有多种生理学功能，包括抑制胰岛素信号传导、调节炎症、抗肿瘤、调节离子通道、保护心血管、抗氧化以及松弛血管平滑肌等。目前检测硫化氢的方法主要有高效液相色谱法、碘量法、气相色谱法、电化学分析法等。但这些传统的检测方法存在预处理复杂、设备昂贵、操作繁琐、检测费时等缺点，不适用于对现场样本的实时检测。而比色型探针因具有操作简单、成本低、灵敏度高和响应时间快等优点，已逐渐成为检测硫化氢的一种重要手段。因此，开发和设计比色型硫化氢探针具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种检测H₂S的异长叶烷基比色型探针，可专一性与H₂S作用，使该化合物颜色由无色变为黄褐色，可用于对H₂S浓度检测。本发明所要解决的另一技术问题是提供一种上述检测H₂S的异长叶烷基比色型探针的制备方法。本发明还要解决的一技术问题是提供一种上述检测H₂S的异长叶烷基比色型探针的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

检测H₂S的异长叶烷基比色型探针，为：5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑，其结构式为：

所述的5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑的制备方法，包括以下步骤：

1)异长叶烷酮与4-硝基苯甲醛进行羟醛缩合，得到7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮；

2)7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮与水合肼和二氯二氰基苯醌进行缩合反应，得到5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑。

步骤1)中，异长叶烷酮与4-硝基苯甲醛进行羟醛缩合得到7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮，具体的制备方法如下：

(1)将0.8mol异长叶烷酮、1.5～3L叔丁醇、0.5mol叔丁醇钾、0.8～1.0mol4-硝基苯甲醛依次加入配有搅拌器、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，在80～90℃下进行反应；

(2)反应物用4～4.5L乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤数次，直至中性；有机相经无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩回收溶剂7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮粗产物；

(3)7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮粗产物用乙醇进行重结晶，得到7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮纯品。

步骤2)中7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮与水合肼和二氯二氰基苯醌反应，得到5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑，具体的制备方法包括：

(1)将0.8mol 7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮、4～4.8mol水合肼、4.5～5.0L乙醇依次加入配有搅拌器、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，加热回流反应10h，用GC跟踪检测，直至转化率达到95％后终止反应；

(2)反应后的混合物冷却至室温后，旋转蒸发脱除乙醇，然后加入4L 1，4-二氧六环和0.8～0.85mol二氯二氰基苯醌，加热回流，反应8h后加入2L氢氧化钾溶液和5L二氯甲烷，室温下搅拌30分钟后用二氯甲烷萃取三次，合并后的有机层用去离子水洗至中性，再用无水硫酸钠干燥、过滤，浓缩得到油状液体，经硅胶柱层析(乙酸乙酯/石油醚＝1/3)和重结晶得到5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑。

化合物5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑专一性的与H₂S离子作用，颜色由无色变为黄褐色。

所述的5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑作为比色型探针在检测硫化氢中的应用。

所述的5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑在检测硫化氢中的应用。

有益效果：与现有的研究成果相比，本发明的利用天然可再生资源长叶烯衍生物异长叶烷酮为原料制备5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑；能专一性的与H₂S作用，可作为检测H₂S浓度比色型探针。

附图说明

图1是5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑与不同浓度的H₂S作用的紫外吸收光谱结果图；

图2是5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑中加入不同离子的紫外吸收光谱结果图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明。

实施例1

5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑化合物的合成方法，合成过程为：

具体步骤如下：

1)7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮的制备：

将2.2g异长叶烷酮、30mL叔丁醇、0.28g叔丁醇钾和1.51g对硝基苯甲醛依次加入配有搅拌器、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，在80～90℃下加热至回流进行反应，反应4h左右至异长叶烷酮转化率达95％以上(GC跟踪检测)。反应物用20mL乙酸乙酯萃取3次，合并有机相，用饱和食盐水洗涤数次，直至中性；有机相经无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩回收溶剂，得到7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮粗产物，用乙醇进行重结晶，得到淡黄色块状固体，得率为88.5％，纯度为96％。

2)5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑化合物：

将4.24g7-(4′-硝基苯亚甲基)异长叶烷酮、4.51g水合肼(80％)、80mL无水乙醇依次加入配有搅拌器、温度计和回流冷凝器的三口烧瓶中，在80-90℃下加热至回流反应10h；待反应液冷却后，加入20mL乙腈，旋蒸去除反应液中的溶剂和过量的水合肼；旋蒸后，依次加入70mL干燥的1，4-二氧六环、3.00g2，3-二氯-5，6-二氰基-1，4-苯醌，加热至回流反应8h；然后冷却至室温，加入30mL氢氧化钾(20％)水溶液、80mL二氯甲烷，室温搅拌30分钟后，用二氯甲烷萃取，合并有机相，用去离子水洗涤数次，直至中性；有机相经无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩回收溶剂，得到油状初产物，经硅胶柱层析(乙酸乙酯/石油醚＝1/3)和重结晶，得到黄色固体，得率为72.5％，目标产物的纯度为97.3％(GC)。¹H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：12.80(s，1H)，8.28(d，J＝8.5Hz，2H)，7.95(d，J＝8.5Hz，2H)，2.69(d，J＝15.2Hz，1H)，2.40(d，J＝15.3Hz，1H)，2.26(s，1H)，1.82(dd，J＝12.3，8.7Hz，1H)，1.64-1.75(m，2H)，1.58(d，J＝9.9Hz，1H)，1.47(td，J＝12.4，6.3Hz，1H)，1.27(s，3H)，1.13-1.25(m，2H)，1.06(s，3H)，0.76(s，3H)，0.67(s，3H).¹³C NMR(100MHz，DMSO)δ：145.6，144.4，141.3，140.9，126.7，123.9，111.9，55.8，49.7，47.9，41.7，36.2，35.7，33.8，28.9，27.2，26.4，25.7，24.9，23.3；HRMS(m/z)：[M+H]⁺calcd for C₂₂H₂₇N₃O₂：366.2182found 366.2184。

实施例2

将5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑溶于PBS/DMF(v/v＝9/1)缓冲液中配制成1×10^-5M浓度的溶液，同样将H₂S溶于PBS/DMF(v/v＝9/1)缓冲液中配成浓度为0～1.5×10^-4M的溶液。测得不同浓度的H₂S对5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑的紫外吸收光谱，如图1所示。结果表明，随着体系中H₂S的浓度不断增加，溶液在450nm处的紫外吸收逐渐增强，说明该探针可以灵敏地、定量地检测H₂S。

实施例3

将5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑溶于PBS/DMF(v/v＝9/1)缓冲液中配制成1×10^-5M浓度的溶液，其溶液呈无色透明，将各种离子溶解于PBS/DMF(v/v＝9/1)缓冲液中配制成1×10^-5M浓度的溶液，H₂S配制成1×10^-5M浓度的溶液。测得不同离子对5，5，9，9-四甲基-3-(4-硝基苯基)-2，4，5，6，7，8，9，9a-八氢-5a，8-桥亚甲基苯并[g]吲唑的紫外吸收光谱，如图2所示。结果表明，在探针溶液中加入H₂S后紫外光谱中最大紫外吸收波长从350nm移动到443nm，而加入其他离子如F^-，Cl^-，Br^-，NO₂ ^-，NO₃ ^-，CO₃ ^2-，SO₄ ^2-，SO₃ ^2-，SCN^-，PO₄ ^3-，H₂PO₄ ^-，ACO^-，CyS，ATP，Blank，溶液的紫外光谱没有发生明显的变化，由此说明，该探针可专一性地识别H₂S。