稀土铕双功能螯合剂的合成

长春理工大学学报（自然科学版）Journal of Changchun University of Science and Technology （Natural Science Edition ）Vol.41No.5Oct.2018第41卷第5期2018年10月收稿日期：2018-04-19基金项目：吉林省重点科技攻关项目（20170204038GX ）作者简介：赵啟含（1993-），女，硕士研究生，E-mail ：836633549@ 通讯作者：马玉芹（1968-），女，教授，E-mail ：myq9393@稀土铕双功能螯合剂的合成赵啟含1，常宇2，马玉芹1，潘利华2（1.长春理工大学化学与环境工程学院，长春130022；2.中国科学院长春应用化学研究所，长春130022）摘要：均相时间荧光免疫分析（HTRF ）是一种快速、简便的分析方法，它将荧光共振能量转移与时间分辨荧光相结合，以稳定的穴状稀土螯合剂为荧光标记物进行检测分析。

为了满足HTRF 的分析要求，以2，6-二甲基吡啶-4-羧酸甲酯为原料，经N-溴代琥珀酰亚胺（NBS ）溴化、水解等化学反应制备得到Eu 3+-双功能螯合剂2，6-{N ，N'，N ，N'-［二（2，2’-联吡啶-6，6’-二甲基）］二氨甲基}-吡啶-4-羧酸-Eu 3+，通过IR 、MS 等表征方法证明各化合物结构的准确性。

对螯合剂荧光性质进行研究。

螯合剂的最大激发波长为320nm ；最大发射波长为597nm （5D 0-7F 2），Stokes 位移达到277nm ；荧光寿命828μs ；荧光量子产率Y f =0.233。

其荧光性质可以满足HTRF 的分析要求。

关键词：中间体；双功能螯合剂；均相时间分辨荧光免疫分析；合成中图分类号：O626.3文献标识码：A文章编号：1672-9870（2018）05-0127-05Synthesis and Characterization of2，6-{N ，N'，N ，N'-［bis （2，2'-bipyridine-6，6'-dimethyl ）bis （aminomethyl ）］-pyridine}-4-carboxylic ester-Eu 3+ZHAO Qihan 1，CHANG Yu 2，MA Yuqin 1，PAN Lihua 2（1.School of Chemistry and Environmental Engineering ，Changchun University of Science and Technology ，Changchun 130022；2.Changchun Institute of Applied Chemistry Chinese Academy of Sciences ，Changchun 130022）Abstract ：Homogeneous-Time Fluorescence Immunoassay （HTRF ）was a simple ，rapid analysis method being com-bined fluorescence resonance energy transfer with time-resolved fluorescence ，and a stable cryptate rare earth chelator was used as a fluorescent marker.In order to meet the requirements of HTRF ，the 2，6-bis methyl pyridine-4-car-boxylic ester as starting material via NBS bromination ，Eu 3+bi-functional chelator2，6-{N ，N'，N ，N'-［bis （2，2'–bi-pyri-dine -6，6'-dimethyl ）bis （aminomethyl ）]-pyridine}-4-carboxylic ester-Eu 3+was finally prepared by hydrolysis reac-tion and other chemical reactions.The structure and purity of compounds was confirmed by IR ，MS and other charac-terization methods.The fluorescence properties of the chelating agent showed that the maximum excitation wavelength was 320nm ，the maximum emission wavelength was 597nm （5D 0-7F 2），the Stokes displacement was 277nm ，the fluo-rescence lifetime was 828μs ，and the fluorescence quantum yield Y f =0.233.Its fluorescence properties can meet the analysis requirements of HTRFKey words ：intermediates ；bi-functional chelating agents ；homogeneous time resolved fluorescence immunoassay ；synthesis均相时间分辨荧光免疫分析（HTRF ）是一种快速、简便且抗干扰性强的分析技术，是将荧光共振能量转移（FRET ）技术和时间分辨荧光免疫分析技术（TRFIA ）相结合而形成的一种新的方法［1-3］。

TRFIA 是以稀土离子螯合剂为标记物进行检测分析，利用镧系元素的荧光特性可以有效地排除非特异荧光的干扰。

而HTRF 是在其基础上利用免疫反应生成免疫复合物的标记信号与未反应的标记物信号之间明显的差异进行分析检测的，所以在溶液中不需分离处理便可直接进行测定。

HTRF 具有操长春理工大学学报（自然科学版）2018年作简单、高特异性、高灵敏度、高稳定性、水溶性等优异特点［4-7］，在临床医学、化学分析等领域［8-11］受到大量关注。

HTRF 中设计合成具有高稳定性、高灵敏度、高特异性、良好水溶性的穴状双功能稀土螯合剂是极具挑战性的工作。

该类螯合剂的双功能性表现在可同时与蛋白质和稀土离子连接，连接后，不会影响蛋白质活性且具备稀土离子的优异性质。

本实验从HTRF 的需求考虑，设计制备一种稀土铕双功能螯合剂。

以2，6-二甲基吡啶-4-羧酸甲酯为原料，合成2，6-{N ，N'，N ，N'-［二（2，2’-联吡啶-6，6’-二甲基）］二氨甲基}-吡啶-4-羧酸-Eu 3+，通过IR 、MS 等表征方法确认各合成产物的结构。

并对其光谱性质进行研究。

螯合剂的结构及合成路线如图1所示。

图1所合成的配体及螯合剂的结构及合成路线1实验1.1主要仪器和试剂FTSB5傅立叶红外光谱仪（上海大中分析仪器厂）；DSC-7差热分析仪（美国Pericin Elmer 公司）；7.0T 型超导磁体型傅里叶变换离子回旋共振质谱仪（美国IonSpec 公司）；Unity-400MHz 核磁共振仪（美国Varian 公司）；Hitachi F-7000型荧光光谱仪（日本HAMAMATSU 公司）；C10027型光子多通道分析仪（日本HAMAMATSU 公司）；FL-SP-920型研究级光谱仪（英国爱丁堡仪器公司）；荧光寿命测量仪（课题组自主研制）。

2，6-二甲基吡啶-4-羧酸甲酯（济南某公司）；N-溴代丁二酰亚胺（肯特催化有限公司）；偶氮二异丁腈（江苏全威化工）；中性氧化铝（国药试剂）。

C 18反相硅胶（济南博纳生物技术）三氯甲烷、三氟乙酸、甲醇、叔丁醇等所用试剂规格均为AR 级纯度。

1.2中间体合成1.2.12，6-二溴甲基吡啶-4-羧酸甲酯（化合物P1）的合成无水无氧条件下，将2，6-二甲基吡啶-4-羧酸甲酯（1g ，5.54mmol ），1.91g N-溴代丁二酰亚胺（NBS ），四氯化碳（100ml ）置于反应瓶中，搅拌10min ，原料一部分溶解，加入0.04g 偶氮二异丁腈（AIBN ）。

当温度为40℃时，50W 卤素灯进行激发照射，将体系温度升高至77℃，在回流状态下反应2h ，冷却至室温，用40ml 饱和NaHCO 3溶液洗，除去反应过程中产生的琥珀酰亚胺［12］，三氯甲烷萃取（20ml×4），有机相用无水Na 2SO 4干燥。

隔天过滤，并在真空状态下除去溶剂，得到棕黄色油状液体。

以柱层析方式纯化分离（淋洗剂：二氯甲烷），得到纯净的化合物P1。

总收量215.4mg ，总产率24.14%，封好放于干燥器内备用。

1.2.22，6-{N ，N'，N ，N'-［二（2，2'-联吡啶-6，6'-二甲基）］二氨甲基}-吡啶-4-羧酸甲酯（化合物P2）的合成无水无氧的条件下，将N ，N'，N ，N'-［二（2，2'-联吡啶-6，6'-二甲基）］二胺（133mg ，0.338mmol ）溶于乙腈（267ml ）中，搅拌10min （固体一部分溶解），向溶液中加入251mg 的Li 2CO 3，提升温度至反应液回流（80℃~83℃），60min 后。

向体系中滴加原料2化合物P1的乙腈溶液{P1（110mg ，0.341mmol ）+乙腈（67ml ）}，控制滴加速率，2h 内滴完。

继续反应30h 。

冷却反应液至30℃，用250ml 沙漏抽滤，真空状态下蒸干溶剂。

用柱层析方式纯化分离（淋洗剂为V 二氯甲烷：V 甲醇=9：1），得到90.4mg 的纯净的化合物P2，产率46.05%，封好放于干燥器内备用。

1.3螯合剂合成1.3.12，6-{N ，N'，N ，N'-［二（2，2'-联吡啶-6，6'-二甲基）］二氨甲基}-吡啶-4-羧酸甲酯-Eu 3+（化合物P3）的合成氮气保护的状态下，将原料化合物P2（40mg ，5.68×10-5mol ）溶解于10ml 的无水甲醇中，固体全溶，搅拌状态下，将预先制备的EuCl 3.6H 2O （23.6mg ）加入到反应瓶中，溶液呈无色透明状，升高温度至溶液沸腾回流（65℃~68℃），23h 后反应结束，冷水浴冷却至室温，加入5ml 乙醚，出现白色的絮状沉淀，抽滤、真空状态下将沉淀物烘干，得到乳白色固体粉128末32mg，即化合物P3，不进行纯化处理，封好放于干燥器内备用。