1,3-二氨基丙烷（DAP）是由多胺氧化酶產生的兩種生物多胺，亞精胺和精胺的氧化產物。發現這些多胺在基因表達，細胞死亡和細胞應激保護中發揮著不同的生物學作用。為了開發用于選擇性檢測DAP的熒光探針，作者最近研究了3,3′-二甲酰基-1,1′-雙-2-萘酚（BINOL）1a及其烷基化衍生物1b對DAP的熒光響應。發現雖然化合物1a對CH2Cl2中的DAP幾乎沒有熒光反應，但當用DAP和 1b作用時，觀察到大的熒光增強。也就是說，1a的兩個羥基的烷基化將其轉化為靈敏的以及用于DAP的選擇性熒光探針。
在化合物1a中，它們的兩個羥基都與醛基鄰位，具有強的分子內氫鍵，激發態質子轉移以淬滅其熒光。3-甲酰基-BINOL（2）是1a的單醛類似物。化合物2具有兩個電子和光學上非常不同的具有兩個不同羥基的萘酚環。因此，作者進行系統研究，以探索2的兩個不同羥基的烷基化如何影響其對DAP的熒光響應。化合物3–5通過將乙基引入特定位點來合成。發現由于烷基的位置不同，這些化合物對DAP顯示出顯著不同的熒光響應。該研究提供了對基于BINOL醛的胺的熒光傳感的更好理解。
作者通過用甲氧基甲基保護（S）-BINOL然后與nBuLi和DMF反應，然后去保護制得2。在DMF中60℃下用ETI和KHCO3處理2時，醛基鄰位羥基發生選擇性單烷基化得到3。該選擇性歸因于與醛相鄰的更酸性的羥基，其可以更容易地去質子化以與EtI進行親核反應。在85℃ K2CO3存在下進行2的二烷基化得4。
為了選擇性地使2中醛基遠端的羥基烷基化以制備化合物5，作者開發了如方案1中所示的合成順序。
方案1 化合物5的合成。
化合物3和5可通過其1H NMR光譜區分。化合物5在δ= 10.45和10.19處具有兩個單峰。添加D2O，在δ= 10.45處信號消失，該信號被指定為5的羥基質子。大的化學位移與羥基質子和相鄰羰基之間的強分子內氫鍵相一致。沒有這種強的分子內氫鍵相互作用，在δ= 5.13ppm處發現3的羥基質子信號。
作者將化合物2–5的熒光光譜在圖1中進行比較。化合物2和5都顯示出非常弱的熒光，歸因于氫鍵鍵合的羥基和醛基之間的激發態質子轉移過程，其猝滅了萘酚的熒光。化合物3和4沒有這樣的氫鍵合相互作用所以有更強的熒光。
圖1化合物2–5的熒光光譜。
作者研究了這些化合物對各種胺和二胺的熒光響應。如圖2，仲胺6，叔胺7，伯胺9–11，和二胺12–15用于與化合物2–5相互作用。
圖2 胺與化合物2–5相互作用。
發現在EtOH溶液中，化合物3和4的熒光可以通過DAP（13）而不是通過其他胺大大增強。如圖3所示，在DAP 10eq時，3的熒光強度在λ= 365nm處增加至11倍，且4的在λ= 361nm至9倍。然而，當在相同條件下用胺處理化合物2和5時，觀察到分別在λ= 360和362nm處的熒光強度的更小變化，如圖4所示。
圖3在胺6–15存在下,3和4的（a、c）熒光光譜和（b、d）熒光強度比I365/I0。
圖4在胺的存在下6–15存在下，5和2的熒光強度比I360/I0.
作者研究了化合物3和4對DAP的熒光響應與反應時間的關系。發現存在3eq DAP時，DAP對化合物3和4的熒光增強在2小時后達到平穩期。然后研究DAP濃度對3和4熒光響應的影響。如圖5a，b顯示當DAP濃度從0增加到2×10-5m時，λ= 365 nm處3的熒光增強很大，當DAP濃度進一步增加時，它變得更小。在DAP存在下4的熒光增強有類似的趨勢。
圖5 （a、c）在DAP存在下3，4的熒光光譜，和（b、d）熒光強度I365對DAP濃度的圖。
雖然化合物2–5在結構上非常相似，但對于DAP它們的熒光響應顯著不同。雖然化合物3和4在DAP存在下有很大的熒光增強，但化合物2和5顯示出小得多的變化。為了理解這種差異，作者對它們與DAP的反應進行了1H NMR和質譜研究。
化合物后2，3，4和5與3eq DAP混合得到圖6中的1H NMR光譜。如圖，這些化合物的醛信號全部消失，表明完全轉化。2的醛基與DAP縮合形成亞胺產物16和17。在3或4與DAP反應的產物混合物中， 3和4(如方案2)分別形成18和19。5與DAP反應也形成亞胺產物20和21，但3和4與DAP反應的亞胺產物不如2和5的亞胺產物穩定。
圖6? 2，3，4和5與DAP反應產物的1 H NMR光譜。
方案2化合物2–5與DAP的反應。
作者發現雖然化合物2和5在其UV/Vis吸收中僅顯示非常小的變化，但在λ= 253nm處，3和4的均顯著降低。即從2和5形成亞胺不會顯著改變芳族體系的共軛，但3和4的縮醛胺的形成極大地破壞了芳族綴合。
在1H NMR，質譜和UV/Vis光譜對化合物的反應中分析2，3，4和5與DAP作用，作者對所觀察到的2和5的熒光響應與3和4的熒光響應之間的大差異提出以下解釋：如方案所示2，這兩種化合物2和5可以與DAP反應形成亞胺產品16，17，20和21，這些亞胺產物的穩定性可歸因于相鄰羥基和亞胺氮之間的分子內氫鍵。這些分子內氫鍵相互作用，可以通過激發態質子轉移來猝滅這些化合物的熒光。此外，已知的亞胺化合物還會經歷C=N鍵的激發態異構化，從而導致熒光減弱。相反，化合物3和4沒有相鄰的羥基通過分子內氫鍵來穩定它們的亞胺中間體。同時，這些亞胺中間體經過分子內環化形成環胺產物18和19。
雖然化合物3和4沒有熒光猝滅激發態，但分子內質子轉移過程的熒光比2和5強得多，所有這些化合物中的醛基都有利于PET過程，從低萘酚環的HOMO到含有醛基的分子的LUMO。這種PET過程會減少3和4的熒光。當這兩種化合物與DAP反應生成縮醛胺產物18和19時，不含強電子醛基團的萘酚環的體積增大，不會發生PET過程，即觀察到大的熒光增強。其他胺和二胺6–12，14和15與3和4不能形成這樣的縮醛胺產品，所以不能產生熒光增強。因此，化合物3和4對DAP的識別具有高選擇性。
作者制備了一類選擇性O-烷基化3-甲酰基-BINOL衍生物并研究了它們對各種胺的熒光響應。該研究表明，羥基與醛的烷基化反應可以使非熒光反應的分子對具有較大熒光增強的生物活性DAP的識別具有很高的選擇性。本研究對二胺識別中傳感器與底物的相互作用提供了更好的認識，對這類熒光傳感器的進一步發展具有一定的指導意義。
文章引用：DOI:10.1002/ejoc.201800715
