7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮及其制备方法与应用

摘要

本发明公开了一种检测试剂7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮及其制备方法与应用。所述检测试剂的结构式如式Ⅰ所示。本发明提供的式Ⅰ化合物的制备方法，包括如下步骤：在碱性催化剂存在的条件下，式Ⅱ所示7-羟基吩恶嗪酮钠盐与4-溴-1-丁烯进行反应即得式Ⅰ所示合物。本发明还公开了一种臭氧检测试剂盒，其由试剂储备液Ⅰ和试剂储备液Ⅱ组成：所述试剂储备液Ⅰ为磷酸盐缓冲液；所述试剂储备液Ⅱ为式Ⅰ所示化合物的溶液。本发明臭氧检测试剂盒是一种性能优良、使用方便的臭氧检测设备，在品质，环境，生物等领域有巨大的应用前景。

权利要求

1.一种臭氧检测试剂盒，其特征在于：所述试剂盒由试剂储备液Ⅰ和试剂储备液Ⅱ组成：所述试剂储备液Ⅰ为磷酸盐缓冲液；所述磷酸盐缓冲液的pH值为6～9；所述磷酸盐缓冲液的浓度为0.01～0.5M；

所述试剂储备液Ⅱ为式Ⅰ所示化合物的溶液；

所述试剂储备液Ⅱ的溶剂为乙醇或二甲基亚砜；

所述试剂储备液Ⅱ的浓度为0.1～2mM。

2.根据权利要求1所述的臭氧检测试剂盒，其特征在于：所述磷酸盐缓冲液中的磷酸盐选自Na2HPO4、NaH2PO4和KH2PO4中的至少两种。

3.根据权利要求1或2所述的臭氧检测试剂盒，其特征在于：所述试剂储备液Ⅰ与试剂储备液Ⅱ的体积比为100：1～10。

说明书

7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及一种检测试剂7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮及其制备方法与应用，具体涉及其在制备臭氧检测试剂盒中的应用。

背景技术

[0002] 臭氧（zone）氧的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊气味的蓝色气体。大气中，臭氧层对地球生物具有保护作用—它吸收太阳释放出来的绝大部分紫外线，使动植物免遭这种射线的危害。另一方面，当环境中臭氧浓度偏高时，又是一种环境污染气体，也是温室效应气体之一，杀灭细菌的同时也对人体细胞构成损伤，在紫外灯、打印机旁，都应注意通风，避免臭氧浓度过高引起的毒性效应。

[0003] 目前已有一些检测臭氧的方法。其中，荧光法由于具有简便、灵敏等优势，近来引起了人们的关注。然而，现有的荧光检测臭氧的方法存在波长短、选择性差等弊端，因此，发展波长长、选择性好、灵敏度高、且操作简便的检测臭氧方法，具有重要的实际意义。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一种检测试剂7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮及其制备方法与应用，本发明提供的7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮可用于制备臭氧检测试剂盒。

[0005] 本发明提供的7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮，其结构式如式Ⅰ所示，[0006]

[0007] 式Ⅰ。

[0008] 本发明提供了式Ⅰ所示化合物的制备方法，包括如下步骤：

[0009] 在碱性催化剂存在的条件下，式Ⅱ所示7-羟基吩恶嗪酮钠盐与4-溴-1-丁烯进行反应即得式Ⅰ所示合物；

[0010]

[0011] 式Ⅱ。

[0012] 上述的制备方法中，所述碱性催化剂可为有机碱和/或无机碱；

[0013] 所述有机碱可为三乙胺和/或吡啶；

[0014] 所述无机碱可选自碳酸钾、氢氧化钠、碳酸钠和碳酸氢钠中至少一种。

[0015] 上述的制备方法中，式Ⅱ所示7-羟基吩恶嗪酮钠盐、4-溴-1-丁烯与所述碱性催化剂的摩尔比可为1：0.5～5：0.5～5，具体可为1：2：1.5。

[0016] 上述的制备方法中，所述反应的温度可为0℃～60℃，时间可为1～24小时，如在20℃的条件下反应12小时；

[0017] 所述反应的溶剂可为N,N-二甲基甲酰胺、三乙胺、四氢呋喃和乙腈中的至少一种。

[0018] 本发明还提供了一种臭氧检测试剂盒，其由试剂储备液Ⅰ和试剂储备液Ⅱ组成；

[0019] 所述试剂储备液Ⅰ为磷酸盐缓冲液；

[0020] 所述试剂储备液Ⅱ为式Ⅰ所示合物的溶液。

[0021] 上述的臭氧检测试剂盒中，所述磷酸盐缓冲液的pH值可为6～9，如6～7.4、6或7.4；

[0022] 所述磷酸盐缓冲液中的磷酸盐选自Na2HPO4、NaH2PO4和KH2PO4中的至少两种；

[0023] 所述磷酸盐缓冲液的浓度可为0.01～0.5M，如0.05M。

[0024] 上述的臭氧检测试剂盒中，所述试剂储备液Ⅱ的溶剂可为乙醇或二甲基亚砜；

[0025] 所述试剂储备液Ⅱ的浓度可为0.1～2mM，如1mM。

[0026] 上述的臭氧检测试剂盒中，所述试剂储备液Ⅰ与所述试剂储备液Ⅱ的体积比可为100：1～10，如100：1。

[0027] 本发明具有如下优点：

[0028] 1）本发明臭氧检测试剂盒中，试剂储备液Ⅱ为微带桔黄色，且无荧光；而与臭氧反应后则可显示紫红色并且发出强烈的荧光。

[0029] 2）使用本发明臭氧检测试剂盒进行臭氧检测时，反应速度快，在30～40分钟内即可显色。

[0030] 3）本发明臭氧检测试剂盒的灵敏度高，臭氧浓度在≥5μM时即可用肉眼观察到明显的紫红色产生。

[0031] 4）本发明臭氧检测试剂盒进行臭氧检测时，发生的显色反应仅在臭氧存在的条件下发生，其他常见的活性氧物种、空气中氮化物、硫化物、重金属离子等不产生干扰。

[0032] 5）本发明臭氧检测试剂盒进行臭氧检测时，具有长荧光发射波长（585nm），可用荧光光谱法检测，测定限可达5.9nM，可用于实际环境中臭氧含量的检测。

[0033] 综上所述，本发明臭氧检测试剂盒是一种性能优良、使用方便的臭氧检测设备，在品质，环境，生物等领域有巨大的应用前景。

附图说明

[0034] 图1为本发明实施例1制备式Ⅰ所示化合物的化学反应方程式。

[0035] 图2为本发明臭氧检测试剂盒与不同浓度的臭氧反应的荧光光谱；

[0036] 图3为本发明臭氧检测试剂盒用于各种干扰物种反应的荧光发射光谱；

[0037] 图4为本发明臭氧检测试剂盒检测紫外灯照射不同时间的空气中产生臭氧的气体取样装置；

[0038] 图5为本发明臭氧检测试剂盒检测紫外灯照射不同时间的空气中产生臭氧的荧光强度变化。

具体实施方式

[0039] 下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

[0040] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

[0041] 实施例1：制备式Ⅰ所示7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮

[0042] 按照图1所示的化学反应流程图进行制备。

[0043] 将7-羟基吩恶嗪酮钠盐（235mg，1mmol）溶解于DMF（5mL）中，加入4-溴-1-丁烯（269mg，2mmol）、催化剂碳酸钾（210mg，1.5mmol）于反应液中，并在20℃反应12小时。反应完毕，经冷却后，减压浓缩溶剂得粗产品，用石油醚（b.p.60-90℃）/乙酸乙酯（1：1，v/v）作洗脱液，柱层析提纯粗产品得到产物140mg。

[0044] 该产物的结构表征数据结果如下：

[0045] 1H NMR(300MHz,CDCl3):δ=7.70(d,1H,J=9.0Hz),7.42(d,1H,J=9.9Hz),6.92-6.96(m,1H),6.81-6.86(m,2H),6.33(d,1H,J=2.1Hz),5.84-5.97(m,1H),5.14-5.24(m,2H),4.10-4.15(m,2H),2.57-2.64(m,2H).

[0046] 13C NMR(CDCl3,75MHz,298K)δ186.3,163.0,149.8,145.7,145.5,134.7,134.2,133.5,131.6,128.4,117.7,114.0,106.7,100.6,68.2,33.3.

[0047] 元 素 分 析 式 1(C16H13NO3): 计 算 值 C71.90,H4.90,N5.24%; 测 定值:C71.52,H5.08,N5.10%.

[0048] 由上可知，该产物结构正确，为式Ⅰ所示的7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮。

[0049] 实施例2：式Ⅰ所示化合物与不同浓度臭氧反应的光谱性质

[0050] 称取2.67mg式Ⅰ所示化合物，配成10ml二甲基亚砜溶液作为溶剂的母液（1mM）。

[0051] 将100μL的上述母液滴加到50mM磷酸盐缓冲溶液中，然后加入不同浓度的臭氧溶液，再用50mM的磷酸盐缓冲溶液定容到10mL（磷酸盐缓冲溶液的pH为7.4，其中，磷酸盐为Na2HPO4－NaH2PO4，磷酸盐缓冲溶液与母液的体积比为100：1）。25℃下反应30min后，测量其荧光发射光谱。荧光发射光谱测定时以550nm去激发；激发和发射的狭缝宽度为10nm；电压400V。

[0052] 图2为式Ⅰ所示化合物与0～50μM臭氧反应的荧光光谱。

[0053] 由图2可以看出，本发明提供的式Ⅰ所示7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮具有以下特点：

[0054] 1）探针（即7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮）在溶液中呈无色并且无荧光，但随着臭氧的加入，该探针与臭氧反应后约在585nm处产生紫红色荧光；

[0055] 2）荧光强度随臭氧浓度的增加而增加；

[0056] 3）使用10μM的7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮时，荧光强度的增强值与臭氧的浓度在1～30μM范围内呈线性关系。

[0057] 实施例3：式Ⅰ所示化合物与其他物种反应情况（选择性研究）

[0058] 在含10μM7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮的磷酸盐缓冲溶液中分别加入各种物质：双氧水(100μM)、次氯酸根(50μM)、超氧阴离子(100μM)、单线态氧(100μM)、羟基自由基(100μM)、硝酸(250μM)、硫酸(250μM)、铅离子(100nM)、钯离子(100nM)、铂离子(100nM)、亚硝酸钠(250μM)、亚硫酸钠(250μM)、硫代硫酸钠(250μM)和臭氧(30μM)。

[0059] 在25℃下反应30min后，测量其荧光发射光谱。荧光发射光谱测定时以550nm去激发；激发和发射的狭缝宽度为10nm；电压400V。

[0060] 在10ml混合了上述各种物质的溶液中加入100μL的7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮母液（1mM），再加入臭氧使其最终浓度为30μM。

[0061] 实验结果表明，只有臭氧可引起7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮产生明显的光信号响应，证明该试剂对臭氧具有高度的选择性，而其他物种的存在不干扰臭氧的测定。

[0062] 图3为7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮（10μM）与各种其他物质混合时得到的荧光发射光谱。

[0063] 实施例4：用臭氧试剂盒定量测定紫外灯照射产生的臭氧的浓度

[0064] 1）气体样品取样

[0065] 按照图4所示装置，将紫外灯照射3、6以及12小时的密闭盒子中的空气用注射器抽取50mL，用密封盖将含50mM的磷酸盐缓冲液的试管密封，将注射器中的气体在15分钟左右注射到50mM的磷酸盐缓冲液中，加入7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮反应30分钟后进行检测。

[0066] 2）工作曲线的制作

[0067] 臭氧发生器产生的臭氧通入磷酸盐缓冲液（pH为6.0，其中的磷酸盐为Na2HPO4－-1 -1NaH2PO4）中，其浓度可由紫外吸收光谱测定(λmax=258nm；ε=2900L·mol ·cm )，并据此制备出臭氧浓度为100μM的标准储备溶液。然后，取用不同体积的臭氧标准储备溶液，置于含有一定体积的pH为7.4的磷酸盐缓冲液的样品瓶中，并使臭氧的最终浓度依次为1、3、6、
9、12、15、18、21、24、27和30μM；再加入100μL试剂储备液Ⅱ[7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮的二甲基亚砜溶液]，使其最终浓度为10μM，摇匀（磷酸盐缓冲液与试剂储备液Ⅱ的体积比为100：1）。反应30min后，取反应液于1厘米石英比色皿中，以550nm作激发波长，测定585nm处的荧光强度，得到一系列标准溶液的荧光强度F，同时测定相应试剂空白溶液的荧光强度F0。

[0068] 以臭氧的浓度C（μM）为横坐标，荧光强度变化值ΔF（ΔF=F-F0）为纵坐标，绘制工作曲线，得出相应的线性回归方程为△F=66.3×C(μM)+22.6(γ=0.998)。

[0069] 3）紫外灯照射不同时间产生臭氧含量的测定

[0070] 紫外灯照射不同时间的气体和试剂储备液Ⅱ反应，测定585nm处的荧光强度，记为F’，将F’代入上述步骤2）所得线性回归方程△F=66.3×C(μM)+22.6(γ=0.998)中，得到紫外灯照射不同时间产生臭氧含量。重复实验三次，实验结果见下表1中所示。

[0071] 表1紫外灯照射不同时间产生臭氧含量的检测结果

[0072]

[0073] 图5为试剂盒检测紫外灯照射不同时间的空气中产生臭氧的荧光强度变化。由图5可知，随着时间的增加紫外灯照射空气所产生的臭氧含量增多，释放出更多的试卤灵荧光团，荧光得到增强。

[0074] 最后应说明的是：上述实施例子仅举出以7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮为荧光试剂，反应体系中含7-(3-烯丁氧基)-3H-吩恶嗪-3-酮和磷酸盐缓冲液的浓度分别为10μM、50mM，反应30min的情况。其余荧光试剂浓度和反应时间的结果不一一列出，然而其并非用于限定本发明。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，应当可以作出各种修改与变更。