水溶性肟取代三聯吡啶與釕的配合物,其合成及應用的制作方法

本發明涉及下式的肟取代三聯吡啶與釕的配合物的氯化物(簡稱Ru-C＝N-OH)，涉及它的制備方法，涉及它的優良的水溶性，涉及它與漂白粉解離的ClO^-共存時發射的熒光可以定量地測定水溶液中ClO^-的含量，進一步涉及當水溶液中有各種各樣陰離子及陽離子與ClO^-共存時它仍然可以定量地測定水溶液中ClO^-的含量。因為漂白粉是人類日常生活用水和污水處理必需的消毒劑，所以本發明的Ru-C＝N-OH可測定生活和生產用水中ClO^-的含量，有良好的應用前景。本發明屬于生物醫藥領域。

背景技術：

次氯酸鹽，即漂白粉，使用廣泛。尤其是用作日常生活用水的殺菌劑。作為一個重要的活性氧物種，漂白粉釋放的次氯酸根離子ClO^-在免疫系統中起著至關重要的作用。它主要由髓過氧化物酶促進的Cl^-氧化產生。高濃度的次氯酸鹽或次氯酸可能引起的眼睛和鼻子疼痛和胃不適。還可引起各種疾病，如關節炎，動脈粥樣硬化和心血管疾病。為了防止次氯酸鹽引起的身體損害，開發能檢測水中ClO^-離子的熒光試劑至關重要。近期，文獻報道的檢測ClO^-離子的熒光試劑有羅丹明，熒光素，BODIPY和香豆素。然而，這些熒光試劑不溶于水，不能用來檢測水溶液中的ClO^-離子。也就是說，國內外仍然沒有能檢測水中ClO^-離子的熒光試劑。由是，本發明合成了水溶性的肟取代三聯吡啶與釕的配合物的氯化物(Ru-C＝N-OH)。發明人發現，Ru-C＝N-OH與ClO^-發生氧化反應而產生熒光，該熒光可用來反映水中ClO^-離子的濃度，即用來反映水中漂白粉的濃度。根據這些發現，發明人提出了本發明。

技術實現要素：

本發明的第一個內容是提供水溶性肟取代三聯吡啶與釕的配合物的氯化物(Ru-C＝N-OH)。

本發明的第二個內容是提供制備Ru-C＝N-OH的方法，該方法包括：

(1)雙-2，2′-聯二吡啶二氯化釕和4′-甲基-2，2′-聯吡啶-4-甲醛肟(23mg，0.11mmol)在50％乙醇中在氬氣保護下避光回流6小時，制備雙(2，2′-聯吡啶)釕-4′-甲基-2，2′-聯吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸鹽；

(2)將雙(2，2′-聯吡啶)釕-4′-甲基-2，2′-聯吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸鹽溶在1mL CH₃CN中，往得到的溶液中加氯化正丁胺，使肟取代三聯吡啶與釕的配合物的氯化物(Ru-C＝N-OH)完全沉淀，得到的沉淀用丙酮充分洗。

本發明的第三個內容是描述Ru-C＝N-OH與漂白粉解離的ClO^-共存時發射的熒光可以定量地測定水溶液中ClO^-的含量。

本發明的第四個內容是描述當水溶液中有各種各樣陰離子及陽離子與ClO^-共存時它仍然可以定量地測定水溶液中ClO^-的含量。

本發明的第五個內容是描述Ru-C＝N-OH與漂白粉解離的ClO^-共存時發射的熒光來自它們發生的氧化反應生成的羧基取代三聯吡啶與釕的配合物的氯化物(Ru-C＝N-CO₂H)。

附圖說明

圖1(A)在pH7.0的超純水中Ru-C＝N-OH(10μM)加0-300μM ClO^-的UV-可見光譜；(B)在pH7.0的超純水中10μM Ru-C＝N-OH加0-300μM ClO^-的熒光發射光譜；(C)濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為0，10，20，40and 60μM的次氯酸鈉超純水溶液混合，熒光發射光的強度呈現線性增強。也就是說，在0-60μM的濃度范圍，超純水中次氯酸鈉的濃度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液定量測定。圖中F₀表示5μM Ru-C＝N-OH的發射熒光強度，F₆₀表示5μM Ru-C＝N-OH與60μM ClO^-混合的發射熒光強度，F_c5μM Ru-C＝N-OH與10，20或40μM ClO^-混合的發射熒光強度。

圖2(A)在pH1-11的水中5μM Ru-C＝N-OH加0和100μM ClO^-的熒光發射光譜；(B)在pH7.0的HEPES緩沖溶液中當HEPES緩沖溶液的濃度為0，2，4及8mM時5μM Ru-C＝N-OH自身的熒光發射光譜有微小變化，而5μM Ru-C＝N-OH加100μM ClO^-的熒光發射光譜沒有變化；(C)在pH7.0的超純水中5μM Ru-C＝N-OH加100μM ClO^-的熒光發射光譜和5μM Ru-CO₂H的熒光發射光譜.測定波長為612nm。

圖3(A)在pH7.0含濃度為100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-水中5μM Ru-C＝N-OH加濃度為0-100μM次氯酸鈉水溶液的熒光發射光譜；(A’)在pH7.0含濃度為100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-水中濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別 與濃度為0，10，20，40and 50μM的次氯酸鈉超純水溶液混合，熒光發射光的強度呈現線性增強。也就是說，在0-50μM的濃度范圍，含濃度為100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-水中次氯酸鈉的濃度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液定量測定。圖中F₀為5μM Ru-C＝N-OH的熒光發射光的強度，F_s0為5μM Ru-C＝N-OH加10，20或40μM ClO^-的熒光發射光的強度；(B)在pH7.0含濃度為100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水中5μMRu-C＝N-OH加濃度為0-100μM次氯酸鈉水溶液的熒光發射光譜；(B’)在pH7.0含濃度為100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水中濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為0，10，20，40and 50μM的次氯酸鈉超純水溶液混合，熒光發射光的強度呈現線性增強。也就是說，在0-50μM的濃度范圍，含濃度為100μM含濃度為100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水中中次氯酸鈉的濃度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液定量測定。圖中F₀為5μMRu-C＝N-OH的熒光發射光的強度，F₅₀為5μM Ru-C＝N-OH加10，20或40μM ClO^-的熒光發射光的強度。測定波長為612nm。

圖4 Ru-C＝N-OH和Ru-CO₂H的合成路線。

具體實施方式

為了進一步闡述本發明，下面給出一系列實施例。這些實施例完全是例證性的，它們僅用來對本發明進行具體描述，不應當理解為對本發明的限制。

實施例1制備雙(2，2’-聯吡啶)釕-4’-甲基-2，2’-聯吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸鹽

雙-2，2’-聯二吡啶二氯化釕(55mg，0.11mmol)和4’-甲基-2，2’-聯吡啶-4-甲醛肟(23mg，0.11mmol)溶于乙醇溶液中(10mL，50％)，混合物在氬氣保護下避光回流6小時。反應溶劑蒸發，將殘余物溶解在5mL CH₃CN中，然后經硅膠柱分離(CH₃CN/H₂O/飽和的NaNO₃，體積/體積/體積＝100/8/1)得到紅橙色固體。將該固體溶解于10mL水中，加入2mL飽和NH₄PF₆。所得的沉淀物經過過濾收集，得到標題配合物73mg(76％)。¹H NMR(d₆-DMSO)δ2.51(s，3H)，7.37(d，1H，J＝6.5Hz)，7.49-7.55(m，5H)，7.64-7.72(m，5H)，7.78(d，1H，J＝5.0Hz)，8.13-8.16(m，4H)，8.26(s，1H)，8.68(s，1H)，8.80-8.82(br，4H)，8.85(s，1H)，12.20(s，1H).¹³C NMR(CD₃CN)δ20.22，120.82，123.81，124.26，125.29，127.55，128.58，138.33，137.79，142.05，145.98，150.75，151.58，151.68，151.85，156.16，156.95，157.08，157.65.TOF MS ES⁺(m/z)313.5592[M-2PF₆^-]²⁺。

實施例2制備雙(2，2’-聯吡啶)釕-4’-甲基-2，2’-聯吡啶-4-甲醛肟氯化物(Ru-C＝N-OH)

得到的雙(2，2’-聯吡啶)釕-4’-甲基-2，2’-聯吡啶-4-甲醛肟六氟磷酸鹽溶解在1mLCH₃CN中，往得到的溶液中加氯化正丁胺，使生成肟取代三聯吡啶與釕的配合物的氯化物Ru-C＝N-OH并完全沉淀，得到的沉淀用丙酮充分洗，即物標題化合物。¹H NMR(d₆-DMSO)：δ＝2.50(s，3H)，7.33(d，1H，J＝5.0Hz)，7.49-7.52(m，5H)，7.69-7.74(m，6H)，8.11-8.15(m，4H)，8.80-8.82(m，4H)，8.85(s，1H)，8.94(s，1H).¹³C NMR(CD₃CN)δ20.99，123.60，124.89，124.94，126.12，127.08，128.33，129.20，138.33，138.38，150.56，150.62，151.55，151.66，151.79，152.11，156.30，156.93，157.02，157.09，157.66，165.34.TOF MS ES⁺(m/z)：314.0142[M-2PF₆^-]²⁺。(合成路線見圖4)。

實施例3制備雙(2，2’-聯吡啶)釕-4′-甲基-2，2′-聯吡啶-4-甲酸氯化物(Ru-CO₂H)

雙-2，2′-聯二吡啶二氯化釕(55mg，0.11mmol)和4’-甲基-2，2’-聯吡啶-4-甲酸(21mg，0.11mmol)在乙醇溶液(10mL，50％)氬氣保護下避光回流5小時。反應混合物蒸發并將殘余物溶解在1mL CH₃CN中，加入2mL的飽和氯化正丁胺的丙酮溶液。所得沉淀物進行過濾，用丙酮洗滌，并真空干燥，得到79mg(85％)Ru-CO₂H為紅橙色粉末。(合成路線見圖4)。

實施例4測定Ru-C＝N-OH與ClO^-在pH7.0水溶液中的UV-可見光譜和熒光發射光譜

將濃度為10μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為0-300μM的次氯酸鈉超純水溶液混合，測定UV-可見光譜和熒光發射光譜，分別為圖1中A和B。結果表明，濃度為10μM的Ru-C＝N-OH與濃度為0-300μM的ClO^-混合得到的UV-可見光譜基本相同，說明UV-可見光譜不能反映ClO^-的濃度變化。濃度為10μM的Ru-C＝N-OH與濃度為0-300μM的ClO^-混合得到的熒光發射光的強度，則隨ClO^-的濃度增大而增強。說明熒光發射光譜可反映ClO^-的濃度變化，即通過Ru-C＝N-OH與濃度為0-300μM的ClO^-混合產生的熒光發射光的強度可以描述ClO^-的濃度。圖1中C表明，濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為0，10，20，40and 60μM的次氯酸鈉超純水溶液混合，熒光發射光的強度呈現線性增強。也就是說，在0-60μM的濃度范圍，超純水中次氯酸鈉的濃度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液定量測定。

實施例5測定Ru-C＝N-OH與ClO^-在pH1-11水溶液中的熒光發射光譜

將濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為100μM的次氯酸鈉超純水溶液在pH 1-11混合，測定熒光發射光譜(圖2中A)。結果表明，在pH 4-7時5μMRu-C＝N-OH與100μM ClO^-混合可得到最強的熒光應答。也就是說，用濃度為5μM的Ru-C＝N-OH測定濃度為100μM的次氯酸鈉的水溶液的最合適的pH為4-7。

實施例6測定Ru-C＝N-OH與ClO^-在pH7.0緩沖溶液中的熒光發射光譜

將濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為0，2，4及8mM的pH7.0的HEPES緩沖溶液混合，測定熒光發射光譜。結果表明，Ru-C＝N-OH的熒光發射光譜有微小變化。將濃度為5μM的Ru-C＝N-OH與100μM的次氯酸鈉的超純水溶液混合，在濃度為0，2，4及8mM的pH7.0的HEPES緩沖溶液中測定熒光發射光譜。結果表明，熒光發射光譜沒有變化。說明濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液可用來測定緩沖溶液中ClO^-的濃度(圖2中B)。

實施例7測定Ru-CO₂H及Ru-C＝N-OH與ClO^-在pH7.0超純水中的熒光發射光譜

將合成的雙(2，2’-聯吡啶)釕-4′-甲基-2，2′-聯吡啶-4-甲酸氯化物(Ru-CO₂H)溶解在超純水中，得到的溶液測定熒光發射光譜。將濃度為5μM的Ru-C＝N-OH與100μM的次氯酸鈉的超純水溶液混合，得到的溶液測定熒光發射光譜。結果表明，兩次測定的熒光發射光譜基本一致。說明Ru-C＝N-OH與次氯酸鈉混合時，Ru-C＝N-OH被氧化為Ru-CO₂H，產生熒光發射光譜(圖2中C)。

實施例8測定Ru-C＝N-OH與ClO^-在pH7.0含各種陰離子的水中的熒光發射光譜

在超純水中溶解分析純氟化鈉，氯化鈉，溴化鈉，碘化鉀，碳酸鉀，碳酸氫鈉，硫酸氫鈉，磷酸鈉，磷酸氫二鈉，磷酸二氫鈉，硝酸鈉，醋酸鈉，硫代硫酸鈉和亞硫酸鈉得到含濃度為100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-的水溶液。將Ru-C＝N-OH加到這樣的水溶液中，使濃度為5μM。再將次氯酸鈉加到這樣的水溶液中，使ClO^-的濃度為0-100μM。測定這些溶液的熒光發射光譜(圖3中A)。濃度為5μM的Ru-C＝N-OH與濃度為0-100μM的ClO^-混合得到的熒光發射光的強度，則隨ClO^-的濃度增大而增強。說明熒光發射光譜可反映ClO^-的濃度變化，即通過Ru-C＝N-OH與ClO^-混合產生的熒光發射光的強度可以描述含濃度為100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HCO₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-的水的ClO^-濃度。圖3中A’表明，濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為0，10，20，40或50μM的次氯酸鈉超純水溶液混合，熒光發射光的強度呈現線性增強。也就是說，在0-50μM的濃度范圍，含濃度為100μM F^-，Cl^-，Br^-，I^-，HC0₃^-，HSO₄^-，H₂PO₄^-，S₂O₃^2-，SO₃^2-，CO₃^2-，PO₄^3-，HPO₄^2-，NO₃^-和AcO^-的水的ClO^-濃度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液定量測定。

實施例9測定Ru-C＝N-OH與ClO^-在pH7.0含各種陽離子的水中的熒光發射光譜

在超純水中溶解分析純氯化鋰，氯化鈉，氯化鎂，氯化鉀，氯化鈣，醋酸鋅，氯化銅，氯化鎳，硝酸鉛，醋酸汞，氯化錳和三氯化鐵得到得到含濃度為100μMLi⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水溶液。將Ru-C＝N-OH加到這樣的水溶液中，使濃度為5μM。再將次氯酸鈉加到這樣的水溶液中，使ClO^-的濃度為0-100μM。測定這些溶液 的熒光發射光譜(圖3中A)。濃度為5μM的Ru-C＝N-OH與濃度為0-100μM的ClO^-混合得到的熒光發射光的強度，則隨ClO^-的濃度增大而增強。說明熒光發射光譜可反映ClO^-的濃度變化，即通過Ru-C＝N-OH與ClO^-混合產生的熒光發射光的強度可以描述含濃度為100μMLi⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Cu²⁺水的ClO^-濃度。圖3B’表明，，濃度為5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液分別與濃度為0，10，20，40或50μM的次氯酸鈉超純水溶液混合，熒光發射光的強度呈現線性增強。也就是說，在0-50μM的濃度范圍，含濃度為100μM Li⁺，Na⁺，K⁺，Ca²⁺，Mg²⁺，Zn²⁺，Co²⁺，Fe³⁺，Ni²⁺，Pb²⁺，Hg²⁺，Mn²⁺和Gu²⁺水的ClO^-濃度可以用5μM的Ru-C＝N-OH的超純水溶液定量測定。

實施例10 Ru-C＝N-OH及Ru-CO₂H的合成路線

Ru-C＝N-OH及Ru-CO₂H的合成路線用圖4表示。