N-烷基鲁米诺的合成与光谱性质

冯志明，沈 娟，冯振南

(1.湖南师范大学 化学化工学院 ，湖南 长沙 410081；2.海南医学院 ，海南 海口 570102)

鲁米诺及其衍生物广泛用于痕量金属离子的检测、生物分子识别和生物分析等领域[1-2]。由于鲁米诺容易被氧化，溶液稳定性较差，在实际使用时极不方便，使其在生物分析等领域的实际应用受到限制[3]。寻找稳定性较高、使用方便又保持良好的荧光性能的鲁米诺衍生物仍具有重要意义[4-5]。

本文以N-甲基-3-氨基邻苯二甲酰亚胺为原料，经肼解合成鲁米诺。与经典的鲁米诺合成工艺相比，简化了纯化方法，提高了鲁米诺的收率[4,6]。在此基础上，通过碘代烷亲电反应合成N-烷基鲁米诺衍生物，初步探讨单烷基N取代对鲁米诺紫外光谱和荧光性质的影响。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

pHS-25酸度计；UV-2450型紫外可见分光光度计(岛津)；F-7000荧光分光光度计(日立)，Avance 500型核磁共振仪(Bruker )。所用试剂均为商业采购，AR级。

1.2 鲁米诺和N-烷基鲁米诺的合成路线

鲁米诺及其N烷基衍生物的合成路线见图1。

1.2.1 鲁米诺的合成

将化合物3(5 g，0.028 mol)溶于50 mL乙醇中，室温下缓慢滴入水合肼(14 g，0.28 mol)，回流反应，TLC监测反应过程。减压回收溶剂，甲醇重结晶。

1.2.2N-烷基鲁米诺的合成

将化合物3(0.028 mol)溶于30 mL DMF中，室温下加入碳酸钾(3.922 g，0.028 mol)，缓慢升温至100 ℃反应1 h。冷至室温，滴入碘代烷(0.085 mol)，70 ℃反应。TLC监测，冷至室温后乙酸乙酯萃取得粗品，粗产品柱层析纯化(石油醚∶乙酸乙酯=15∶1)制得中间体3a、3b、3c和3 d。

图1 鲁米诺及其N烷基衍生物的合成路线

将化合物3a、3b、3c和3d(6 mmol)溶于20 mL乙醇中，在室温下缓慢滴入水合肼(3 g,60 mmol)，90 ℃反应。减压回收溶剂，粗产品乙醇重结晶得N-烷基鲁米诺。

2 结果与讨论

2.1 鲁米诺和N-烷基鲁米诺的合成及分析

鲁米诺，收率68%。1H NMR(DMSO-d6，500 MHz)：δ=11.18(s，2H)，7.45(t，J=8.0 Hz，1H)，7.32(s，2H)，6.94(d，J=7.5 Hz，1H)，6.88(d，J=8.0 Hz，1H)，13C NMR(DMSO-d6，125 MHz)：δ=161.8、151.9、151.1、134.3、127.0、116.9、110.9、109.9。

N-乙基鲁米诺(乙基-L)，收率62%。1H NMR(DMSO-d6，500 MHz)：δ=11.10(s，2H)，8.94(s，1H)，7.56(t，J=8.0 Hz，1H)，6.96(d，J=7.5 Hz，1H)，4.40(d，J=8.0 Hz，1H)，3.20～3.16(m，2H)，1.22(t，J=7.0 Hz，3H)；13C NMR(DMSO-d6，125 MHz)：δ=162.1、151.9、150.4、135.0、127.1、111.5、111.2、109.1、37.1、14.6；IR(KBr，cm-1)：3 338、3 183、2 984、1 582、1 500、1 318、1 173、854、672。

N-丙基鲁米诺(丙基-L)，收率60%。1H NMR(DMSO-d6，500 MHz)：δ=9.15(s，1H)，7.52(t，J=8.0 Hz，1H)，7.09(s，2H)，7.00(d，J=7.5 Hz，1H)，6.77(d，J=8.0 Hz，1H)，3.11(t，J=6.5 Hz，2H)，1.64～1.58(m，2H)，0.96(t，J=7.5 Hz，3H)；13C NMR (DMSO-d6，125 MHz)：δ=161.9、153.6、150.5、134.5、128.3、111.6、111.0、109.5、44.2、22.1、12.0；IR (KBr，cm-1)：3 366、3 193、2 984、1 592、1 500、1 309、1 173、1 109、863、682。

N-丁基鲁米诺(丁基-L)，收率65%。1H NMR(DMSO-d6，500 MHz)：δ=11.28(s，2H)，9.03(s，1H)，7.55(t，J=8.0 Hz，1H)，6.96(d，J=8.0 Hz，1H)，6.80(d，J=8.5 Hz，1H)，3.14(d，J=5.5 Hz，2H)，1.59～1.56(m，2H)，1.41～1.36(m，2H)，0.90(t，J=7.0 Hz，3H)；13C NMR(DMSO-d6，125 MHz)：δ=162.1、151.9、150.5、135.0、127.0、111.5、111.2、109.0、42.1、31.0、20.2、14.1；IR(KBr，cm-1)：3 357、3 202、2 974、1 592、1 491、1 309、1 182、845、681。

N-壬基鲁米诺(壬基-L)，收率65%。1H NMR(DMSO-d6，500 MHz)：δ=11.27(d，J=22.5Hz，2H)，9.03(s，1H)，7.55(t，J=8.0 Hz，1H)，6.94(d，J=7.5 Hz，1H)，6.80(d，J=8.0 Hz，1H)，3.16～3.12(m，2H)，1.60～1.56(m，2H)，1.36～1.22(m，12H)，0.83(t，J=6.0 Hz，3H)；13C NMR(DMSO-d6，125 MHz)：δ=162.2、151.9、150.5、135.0、127.0、111.5、111.2、109.0、42.4、31.7、29.4、29.1、28.8、27.0、22.6、14.4；IR(KBr，cm-1)：3 356、3 193、2 984、1 583、1 491、1 382、1 309、1 182、845、682。

2.2 单烷基N取代对鲁米诺光谱性质的影响

单烷基N取代对鲁米诺光谱性质的影响较大。鲁米诺及其衍生物的光谱性质见表1。从表1可知，N-烷基鲁米诺衍生物在372 nm处都有较强的吸收。与鲁米诺比较，λex红移约13 nm。烷基的C—H的σ电子与共轭体系的π电子云发生一定程度的重叠，扩大了共轭范围，从而使π→π*跃迁能量降低，吸收红移。N-烷基鲁米诺衍生物的λem均有红移，可能是烷基的供电子效应所致。

表1 鲁米诺及其衍生物的光谱性质

在DMSO-PBS缓冲液中，鲁米诺的荧光强度均弱于N-烷基鲁米诺衍生物。可能是该体系的水含量较多且呈弱碱性，鲁米诺的主要存在形式为鲁米诺一价负离子，分子内氢键被破坏，鲁米诺的荧光强度随pH值增加而减小。

N-烷基鲁米诺衍生物在DMSO-PBS缓冲液中具有较好的稳定性和荧光性能，烷基碳原子数对λem影响较小，但对荧光强度影响较大。相对荧光强度：N-丙基鲁米诺>N-乙基鲁米诺>N-丁基鲁米诺>N-壬基鲁米诺>鲁米诺。

3 结论

以N-甲基-3-氨基邻苯二甲酰亚胺为原料合成了N-烷基鲁米诺衍生物。该工艺原料易得，反应温和，副产物少，收率高。N-烷基鲁米诺的λex和λem发生红移，但烷基碳原子数对鲁米诺衍生物λex和λem影响较小，但对荧光强度影响较大，相对荧光强度：N-丙基鲁米诺>N-乙基鲁米诺>N-丁基鲁米诺>N-壬基鲁米诺>鲁米诺。单烷基N取代鲁米诺衍生物基本保持了母体优异的荧光特性。