Page 59 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 宋 健，等: 基于咖啡酸的水合肼荧光探针的合成及应用 ·51·

N 2 H 4 应用广泛、毒性高，各国家对其在饮用水中的 水 FeCl 3 、无水 AlCl 3 、无水 CaCl 2 、无水 BaCl 2 、
浓度作出相应规定，如：美国环境保护署（EPA） Cr(NO 3 ) 3 •6H 2 O、Cd(NO 3 ) 2 •4H 2 O、无水 NaF、无水
规定饮用水中 N 2 H 4 的质量浓度不得高于 10 μg/mL. NaCl、无水 Na 2 CO 3 、无水 NaHCO 3 、无水 NaNO 3 、
因此，对于 N 2 H 4 的识别与检测，特别是低浓度的检 无水 NaHSO 3 、无水 Na 2 SO 3 〕以及含氨基化合物{甲
测尤为重要 [8-10] 。建立一种高灵敏度、高选择性的 胺（CH 3 NH 2 ）、乙胺（C 2 H 7 N）、乙二胺（C 2 H 8 N 2 ）、
N 2 H 4 快速检测方法具有十分重要的意义。 羟胺（NH 2 OH）、尿素〔CO(NH 2 ) 2 〕、硫脲（CH 4 N 2 S）、
传统的 N 2 H 4 检测方法包括紫外分光光度法、 半胱氨酸（Cys）、谷胱甘肽（GSH）、同型半胱氨酸
滴定法、色谱法、电化学法、拉曼光谱法和质谱法 （Hcy）、甘氨酸（Gly）、谷氨酸（Glu）}均购自上
等 [11-15] 。与传统检测方法相比，荧光分析法具有操 海泰坦科技股份有限公司。
作简便、成本较低、灵敏度高、仪器简单等特点， F-7100 荧光分光光度计、UH5300 紫外-可见分
并且适用于细胞和生物体内的检测，是一种理想的 光光度计，日本日立公司；JMS-800D 高分辨质谱仪，
N 2 H 4 检测方法 [16-18] 。因此，研究人员设计开发了多 日本电子株式会社；FM-4P-TCSPC 瞬态/稳态荧光

种用于 N 2 H 4 检测的荧光探针。然而，大多数 N 2 H 4 光谱仪，德国 HORIBA JobinYvon 公司；AV 400 MHz
荧光探针都存在合成工艺复杂、反应速度慢、灵敏 核磁共振波谱仪，德国 Bruker 公司；STARTER 2100
度低等问题 [2,19-21] 。因此，不断改善 N 2 H 4 荧光探针 pH 测试仪，奥豪斯仪器(上海)有限公司；N-1300 旋
的光学性质，设计开发具有理想的灵敏度、响应时 转蒸发仪，上海爱朗仪器有限公司。
间和生物相容性的荧光探针依然是研究的重点。 1.2 目标化合物的合成
咖啡酸又称为 3,4-二羟基肉桂酸，普遍存在于 咖啡酸乙酯（ED）和二氢咖啡酸乙酯（HED）
食物和中药中。作为一种重要的多酚类物质，咖啡 的合成路线如下：
酸具有多种生物活性，是一种非常重要的微量营养
素 [22-23] ，具有良好的应用前景 [24-27] 。近年来，对咖
啡酸的研究主要集中在对其生物活性的研究。本文
选择以咖啡酸为原料合成咖啡酰基荧光探针，探针
结构中不饱和酮结构作为识别基团与 N 2 H 4 反应后
生成吡唑环结构，为进一步证明结构中不饱和羰基
作为识别基团与 N 2 H 4 反应，本文以二氢咖啡酸为原
料合成二氢咖啡酸乙酯作为对照。以咖啡酸为原料
合成 N 2 H 4 荧光探针，一方面有利于发挥咖啡酸的资
源优势，为咖啡酸的进一步开发利用提供新的方法

支持；另一方面咖啡酸结构中共轭结构有利于荧光
性能的改善。通过深入挖掘咖啡酸资源在荧光领域中 ED 的合成：将咖啡酸（500 mg，2.8 mmol）加
的应用，有望拓宽咖啡酸资源的高附加值利用途径。 入无水乙醇（30 mL）中，采用浓硫酸（0.5 mL）作
本研究以咖啡酸为原料，通过一步反应制备咖 为催化剂，在 70 ℃下加热回流 4 h，采用薄层色谱
啡酸衍生物，化合物可以作为快速识别 N 2 H 4 的咖啡 （TLC）跟踪反应进程〔V(乙酸乙酯)∶V(石油
酰基荧光探针。检测过程具有选择性好、灵敏度高、 醚)=2∶1〕，反应完毕后，减压浓缩回收溶剂后，用
pH 适用范围宽、响应时间短等特点。探针与 N 2 H 4 乙酸乙酯萃取，洗涤至中性，有机层经 MgSO 4 干燥，
反应前后溶液颜色由无色变为黄色，可以实现对 过滤后，回收溶剂，剩余物通过柱层析分离〔V(乙
N 2 H 4 的“裸眼检测”。此外，探针可以用于不同水 酸乙酯)∶V(石油醚)=2∶1〕作洗脱剂，得到 418 mg
样中 N 2 H 4 的痕迹检测。 黄色固体 ED，产率为 71.8%。 HNMR (400 MHz,
1
CDCl 3 -d 6 ), δ: 8.27 (d, J = 15.9 Hz, 1H), 7.88 (d, J =
1 实验部分 8.2 Hz, 1H)，7.59 (d, J = 15.9 Hz, 1H), 7.40 (d, J = 2.0
Hz, 1H), 7.01 (dd, J = 8.2、2.0 Hz, 1H), 5.99 (s, 1H),
1.1 试剂与仪器
5.88 (s, 1H), 4.26 (q, J = 7.1 Hz, 2H), 1.33 (d, J = 7.1
咖啡酸、无水乙醇、硅胶粉、乙酸乙酯、石油 13
Hz, 2H), 1.26 (d, J = 1.9 Hz, 1H)。 CNMR (101 MHz,
醚、浓硫酸等均为市售分析纯，未经进一步处理直
DMSO-d 6 ),δ: 167.02, 148.84, 146.03, 145.46, 125.97,
接使用。光谱实验中，水合肼（质量分数 80%）、所 121.80, 116.19, 115.27, 114.50, 60.15, 14.73 。
需盐〔MgCl 2 •6H 2 O、CuSO 4 •5H 2 O、FeSO 4 •H 2 O、无 HRMS(ESI)，m/Z：[C 11 H 12 O 4 +H] 理论值 209.0937，
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