一種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于熒光化合物合成技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙 烯酸酯熒光單體及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 熒光化合物在受到紫外光、電或化學(xué)等能量激發(fā)后，電子從基態(tài)躍迀到激發(fā)態(tài)，然 后通過(guò)輻射衰變釋放出光子而回復(fù)到基態(tài)并產(chǎn)生熒光。熒光化合物的應(yīng)用已經(jīng)深入到生物 傳感、生物成像、光動(dòng)力學(xué)治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，以及三維信息存儲(chǔ)、微加工領(lǐng)域。
[0003] 另一方面，隨著新反應(yīng)和新聚合方法的出現(xiàn)，如點(diǎn)擊化學(xué)（Click)反應(yīng)、原子轉(zhuǎn)移 自由基聚合（ATRP)、氮-氧穩(wěn)定的自由基聚合（NMP)和可逆加成-鏈轉(zhuǎn)移（RAFT)等，人們 提出了許多行之有效的設(shè)計(jì)和合成熒光聚合物的策略，并可以精確調(diào)控聚合物鏈上熒光生 色團(tuán)的位點(diǎn)和數(shù)目。
[0004] 合成熒光聚合物通常需要可聚合的熒光單體，而關(guān)于后者的研究，目前存在一些 問(wèn)題：1)熒光化合物大都是共輒有機(jī)分子，難溶于水且合成復(fù)雜，難于推廣和應(yīng)用。2)即使 將熒光分子鍵合到親水性聚合物鏈上，其量子產(chǎn)率易受溶劑影響，在水中一般較低。3)由共 輒有機(jī)分子構(gòu)建的烯烴單體空間位阻大，容易影響自由基聚合過(guò)程，難以合成高聚合度的 熒光聚合物。由此可見(jiàn)，針對(duì)上述問(wèn)題，高量子產(chǎn)率、有親水性、空間位阻小的熒光單體亟待 開(kāi)發(fā)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，提供一種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙 烯酸酯熒光單體及其制備方法，其制備方法簡(jiǎn)單，合成方法簡(jiǎn)單、合成條件溫和、易于工業(yè) 化的方式進(jìn)行制備，并且制備的熒光單體中具有碳碳雙鍵，且具有高量子產(chǎn)率、低位阻的優(yōu) 點(diǎn)，利于進(jìn)行聚合反應(yīng)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：
[0007] -種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體，該熒光單體的分子結(jié)構(gòu)為：
[0008]

[0010] -種制備含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體的方法，在攪拌下，按照摩 爾比 1: (0· 50 ~1. 00) : (1. 50 ~2. 00) : (1. 50 ~2. 00) : (1. 50 ~2. 00)將噻唑吡啶酮-3-羧 酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽、1-羥基苯并三 唑和三乙胺溶于溶劑中，然后在保護(hù)氣體保護(hù)下于10~60°C反應(yīng)12~48小時(shí)后對(duì)反應(yīng)產(chǎn) 物進(jìn)行純化處理，得到含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體；或
[0011] 在攪拌下，按照摩爾比 1:(L50 ~2. 00) : (3. 00 ~4. 00) : (3. 00 ~4. 00) : (3. 00 ~ 4. 00)將噻唑吡啶酮-3, 7-二羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰 二亞胺鹽酸鹽、1-羥基苯并三唑和三乙胺溶于溶劑中，然后在保護(hù)氣體保護(hù)下在10~60°C 下反應(yīng)12~48小時(shí)后進(jìn)行純化處理，得到含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體。
[0012] 所述溶劑為水、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯、二甲基亞砜或N，N-二甲基甲酰胺。
[0013] 所述溶劑與噻唑吡啶酮-3-羧酸的質(zhì)量比為（20~50) : 1 ;溶劑與噻唑吡啶 酮-3, 7-二羧酸的質(zhì)量比為（20~50) : 1。
[0014] 所述純化處理具體過(guò)程為：將反應(yīng)結(jié)束后的混合物減壓過(guò)濾，向所得濾液中加入 去離子水稀釋后，用乙酸乙酯萃取多次，或用二氯甲烷萃取多次，將上層有機(jī)相用檸檬酸水 溶液和飽和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌，或?qū)⑸蠈佑袡C(jī)相用鹽酸和飽和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗 滌，然后旋蒸溶劑。
[0015] 所述檸檬酸水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %~60 %。
[0016] 所述鹽酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%~37%。
[0017] 所述保護(hù)氣體為氮?dú)饣驓鍤狻?br>[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：本發(fā)明采用噻唑吡啶酮-3-羧酸、甲基 丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽、1-羥基苯并三唑?yàn)樵?料，或以噻唑吡啶酮-3, 7-二羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰 二亞胺鹽酸鹽、1-羥基苯并三唑和三乙胺為原料，在10~60°C下反應(yīng)，制得含噻唑吡啶酮 結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體，該單體中由于具有噻唑吡啶酮雜環(huán)結(jié)構(gòu)和不飽和的碳碳雙 鍵，所以具有藍(lán)色熒光。本發(fā)明的合成方法副產(chǎn)物少，制備的甲基丙烯酸酯熒光單體產(chǎn)品純 度高于98%，量子產(chǎn)率高于70%，并且空間位阻小，具有親水性；合成方法操作簡(jiǎn)單、反應(yīng) 條件溫和、可實(shí)現(xiàn)大批量制備、易于工業(yè)化。本發(fā)明制得的含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸 酯熒光單體中由于含有雙鍵，所以能夠用于聚合反應(yīng)中。本發(fā)明合成過(guò)程中采用常用于多 肽的合成的原料1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽和1-羥基苯并三唑，在 不引入毒性物質(zhì)的前提下，保證所制得的該甲基丙烯酸酯熒光單體的毒副作用較低。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例2制得產(chǎn)品的核磁譜圖。
[0020] 圖2為本發(fā)明制得的熒光單體的熒光光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但具體實(shí)施例并不對(duì)本發(fā)明作任 何限定。
[0022] 本發(fā)明含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體的制備方法為：在攪拌下，按 照摩爾比 1: (〇· 50 ~1. 00) : (1. 50 ~2. 00) : (1. 50 ~2. 00) : (1. 50 ~2. 00)將噻唑吡啶 酮-3-羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽、1-羥 基苯并三唑和三乙胺溶于溶劑中，然后在 10~6(TC下反應(yīng)12~48小時(shí)后對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行 純化處理，得到含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體。此時(shí)通式中的R為H，具體結(jié) 構(gòu)式見(jiàn)式（I)，本發(fā)明反應(yīng)式如下，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)式如式（I)所示：
[0024]在攪拌下，按照摩爾比 1: (1. 50 ~2. 00) : (3. 00 ~4. 00) : (3. 00 ~4. 00) : (3. 00 ~ 4. 00)將噻唑吡啶酮-3, 7-二羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰 二亞胺鹽酸鹽、1-羥基苯并三唑和三乙胺溶于溶劑中，然后在保護(hù)氣體保護(hù)下在10~60°C 下反應(yīng)12~48小時(shí)后進(jìn)行純化處理，得到含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體；此
具體結(jié)構(gòu)式見(jiàn)式（II)。本發(fā)明反應(yīng)式如 下，產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)式如式（II)所示：
[0026] 下面通過(guò)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0027] 實(shí)施例1
[0028] -種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體的制備方法為：稱量1. 95g噻唑 吡啶酮-3-羧酸，2.OOmL甲基丙烯酸羥乙酯，3. 82gl-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二 亞胺鹽酸鹽，2. 70gl-羥基苯并三唑和6. 50mL的三乙胺溶于60mLN，N-二甲基甲酰胺中，在 氮?dú)獗Ｗo(hù)條件下于室溫20°C攪拌反應(yīng)48小時(shí)，然后將反應(yīng)結(jié)束后的混合物減壓過(guò)濾，向所 得濾液中加入與濾液加等體積的去離子水稀釋后用乙酸乙酯萃取三次，取上層有機(jī)相用質(zhì) 量分?jǐn)?shù)為10 %檸檬酸水溶液和飽和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌，然后干燥并旋蒸溶劑，得到晶 體狀含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體。
[0029] 實(shí)施例2
[0030] -種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體的制備方法為：稱量4. 00g噻唑 吡啶酮-3-羧酸，4.OOmL甲基丙烯酸羥乙酯，8.OOgl-乙基-(3-二甲基氨基丙基）碳酰二 亞胺鹽酸鹽，5. 50gl-羥基苯并三唑和13. 00mL的三乙胺溶于150mL二甲基亞砜中，在氮?dú)?保護(hù)條件下于室溫20°C攪拌反應(yīng)24小時(shí)。然后將反應(yīng)結(jié)束后的混合物減壓過(guò)濾，向所得濾 液中加入加足量去離子水稀釋后用二氯甲烷萃取三次，取上層有機(jī)相用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的 鹽酸和飽和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌，然后干燥并旋蒸溶劑，得到晶體狀含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu) 的甲基丙烯酸酯熒光單體。
[0031] 參見(jiàn)圖1，實(shí)施例2制得產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通過(guò)核磁共振氫譜表征： lH-NMR(400MHz,CDC13) :δ6· 90(1Η)，6· 62(1Η)，6· 14(1Η)，5· 62(1Η)，4· 54(4Η)，4· 52(2H)， 3· 46(2H)，1· 96(3H) 〇
[0032] 實(shí)施例3
[0033] -種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體的制備方法為：在攪拌下，按照 摩爾比1:0. 50:1. 7:1. 8:2將噻唑吡啶酮-3-羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基 氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽、1-羥基苯并三唑和三乙胺溶于水中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下于 40°C反應(yīng)24小時(shí)后對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行純化處理，純化處理的具體過(guò)程為：將反應(yīng)結(jié)束后的混 合物減壓過(guò)濾，向所得濾液中加與濾液等體積的去離子水稀釋后，用乙酸乙酯萃取多次，將 上層有機(jī)相用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 %的檸檬酸水溶液和飽和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌，然后干燥并 旋蒸溶劑，得到含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體。其中，水與噻唑吡啶酮-3-羧 酸的質(zhì)量比為50:1。
[0034] 實(shí)施例4
[0035] -種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體的制備方法為：在攪拌下，按照 摩爾比1:1:1.5:2:1.9將噻唑吡啶酮-3-羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基 氨基丙基）碳酰二亞胺鹽酸鹽、1-羥基苯并三唑和三乙胺溶于丙酮中，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下 于10°C反應(yīng)48小時(shí)后對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行純化處理，純化處理的具體過(guò)程為：將反應(yīng)結(jié)束后的 混合物減壓過(guò)濾，向所得濾液中加與濾液等體積的去離子水稀釋后，用二氯甲烷萃取多次， 將上層有機(jī)相用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為37%的鹽酸和飽和碳酸氫鈉溶液反復(fù)洗滌，然后干燥并旋蒸溶 劑，得到含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體。其中，丙酮與噻唑吡啶酮-3-羧酸的 質(zhì)量比為30:1。
[0036] 實(shí)施例5
[0037] -種含噻唑吡啶酮結(jié)構(gòu)的甲基丙烯酸酯熒光單體的制備方法為：在攪拌下，按照 摩爾比1:0. 7:2:1. 6:1. 5將噻唑吡啶酮-3-羧酸、甲基丙烯酸羥乙酯、1-乙基-(3-二甲基 氨基丙基）碳