作为荧光化学传感器的苯[a]吩嗪-5-胺衍生物的可持续多组分构建，用于皮克里酸的选择性检测

《Microchemical Journal》：Sustainable multicomponent construction of benzo[ a]phenazin-5-amine derivatives as fluorescent chemosensor for the selective detection of picric acid

　　

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  多组分三组分缩合反应
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  高荧光性的小分子苯并[a]菲嗪-5-胺衍生物
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  对苦味酸的高灵敏度和选择性检测，检出限为4.01 μM
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  使用可重复使用催化剂的中试方案，产率较高

引言

多组分反应（MCRs）是一种强大且可持续的合成策略，其中三种或更多种起始物质在单个反应容器中反应，形成包含所有反应物大部分成分的产品。这类反应在药物化学、组合化学和药物发现中尤为重要，因为它们能够快速生成结构多样和复杂的分子。几种经典的多组分反应，如Biginelli、Hantzsch、Passerini和Ugi反应，被广泛用于杂环化合物和生物活性化合物的合成[1]、[2]。这些反应允许以一锅法直接合成复杂的分子，无需分离和纯化中间体，从而降低成本、时间和能源消耗[3]。近年来，使用水作为溶剂、可回收催化剂以及环境友好的反应条件开发出的绿色多组分反应在有机合成中引起了广泛关注[4]。

异相酸催化剂在促进多组分反应（MCRs）中发挥着重要作用。大多数固体酸催化剂是通过将酸性物种锚定在固体表面或将强矿物酸（包括高氯酸、硫酸和磷酸）浸渍到多孔载体（如聚合物或二氧化硅）上制备的。这些固体Br?nsted酸催化剂由于其高效性、可重复使用性和环境友好性，在各种有机转化中受到了广泛关注[5]。二氧化硅硫酸催化剂、沸石和PEG-SO?H等催化剂结合了高催化活性、简单后处理、易于分离和优异的热稳定性等优点[6]。异相酸催化剂在水性多组分反应中的应用进一步增强了这些过程的绿色特性，使得在温和且环保的条件下合成杂环化合物和生物活性化合物成为可能[7]。总体而言，将异相催化与多组分反应策略相结合，为实现高效性和选择性提供了有效途径，同时支持可持续合成和催化剂再利用，从而拓展了现代绿色化学的应用前景。

苯并[a]菲嗪-5-胺衍生物是含有氮的杂环化合物，具有显著的生物活性，包括抗菌、抗真菌、抗疟疾、抗癌、抗炎和抗寄生虫作用[8]。在菲嗪核心上添加氨基可以提高其生物活性和化学多样性，使其在药物化学和制药领域具有价值[9]。特别是近年来，由于苯并[a]菲嗪-5-胺的强酸敏变色性质和光化学稳定性，它们也被探索用于材料科学、电化学传感器和荧光探针的应用[10]、[11]、[12]。

苦味酸（PA）（2,4,6-三硝基苯酚）是一种高爆炸性和有毒的硝基芳香族化合物，用于炸药、染料和药品中。其持久性和风险要求对其进行快速、选择性的检测，以确保安全和环境监测[13]。由于其三个硝基和一个羟基，苦味酸的强酸性使其适合用于荧光、比色和电化学检测方法[14]。近年来，荧光化学传感器因其高灵敏度、选择性、快速响应和简单仪器而受到重视。检测主要依赖于电子转移引起的荧光熄灭、内滤光效应或氢键[15]。已经开发了各种材料，如荧光聚合物[16]、[17]、[18]、[19]、碳点[20]、金属有机框架[21]、[22]、[23]以及有机探针（如萘胺衍生物[24]、芘衍生物[25]、四苯基乙烯[26]、蒽[27]、Bodipy染料[28]、苯并咪唑衍生物[29]、[30]、三苯基苯衍生物[31]、吡喃酮衍生物[32]、咪唑鎓衍生物[33]，用于在不同介质和环境样品中选择性检测苦味酸（图1）。这些传感器对苦味酸的检测灵敏度很高，检测限各异，可用于实时环境监测和爆炸物检测应用。

如所示，苯并[a]菲嗪-5-胺衍生物具有多种光学和化学传感特性，因此其简便的合成方法非常必要。进一步的文献调查显示，苯并[a]菲嗪-5-胺在苦味酸化学传感方面的应用尚未得到充分探索。在我们不断研发新型有机化学传感器[34]和绿色反应方案[35]、[36]的过程中，我们试图采用可持续的方法合成新型苯并[a]菲嗪-5-胺衍生物，并利用这种具有荧光活性的苯并[a]菲嗪-5-胺框架（图2）来选择性检测苦味酸。

在这里，我们描述了使用PEG-SO?H催化的钠3,4-二氧-3,4-二氢萘-1-磺酸盐、适当的苯胺和o-苯二胺的多组分反应，得到了一系列具有针对苦味酸的选择性化学传感特性的新型苯并[a]菲嗪-5-胺。

章节片段

通用实验方法

所有用于实验的化学物质和试剂均从Loba Chemie Pvt. Ltd.、Sigma Pvt. Ltd. 和 Meark India Ltd.（印度孟买）购买，无需进一步纯化。PEG–SO?H按先前报道的程序制备[37]。反应通过E. Merck 0.25 mm硅胶板进行TLC监测，并在紫外光下观察斑点。化合物的未校正熔点采用开口毛细管法测量。

合成与表征

为了优化所需的苯并[a]菲嗪-5-胺衍生物的合成条件，首先按照表1所示，将钠3,4-二氧-3,4-二氢萘-1-磺酸盐（1）、苯胺（2）和o-苯二胺（3）在单锅多组分条件下进行反应。为了确定最有效的反应参数，系统地在各种溶剂系统和催化条件下对模型反应进行了研究。

结论

综上所述，通过使用可重复使用的PEG-SO?H催化系统，通过多组分方法合成了系列新型小分子苯并[a]菲嗪-5-胺，作为有效的荧光探针。目标苯并[a]菲嗪-5-胺类似物（4a-n）以优异的产率合成，并通过¹H和¹³C NMR、FT-IR及元素分析等多种光谱方法进行了表征。PEG-SO?H催化剂可重复使用多达四个循环，且产率显著。吸收和发光研究

CRediT作者贡献声明

Mayurkumar P. Vala：撰写 – 原始草稿，验证，方法论，概念化。Yash R. Sorthiya：撰写 – 原始草稿，可视化，验证，方法论。Dharmishtha A. Karmur：正式分析。Ajaykumar N. Mori：正式分析。Tamanna J. Vaja：正式分析。Vaishali D. Nandaniya：数据管理。Gautam K. Katariya：数据管理。Gautamkumar S. Makwana：正式分析。Jasmin Bhalodia：软件，资源。Rashmiben Patel：资源，正式分析。Mrunal Ambasana：

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。

致谢

作者感谢Bhakta Kavi Narsinh Mehta University Junagadh提供的研究设施。Mayurkumar P. Vala、Yash R. Sorthiya、Dharmishtha A. Karmur、Ajaykumar N. Mori、Tamanna J. Vaja、Vaishali D. Nandaniya、Gautam K. Katariya和Gautamkumar S. Makwana感谢古吉拉特邦政府的高等教育部提供的SHODH奖学金。

Mayurkumar P. Vala|Yash R. Sorthiya|Dharmishtha A. Karmur|Ajaykumar N. Mori|Tamanna J. Vaja|Vaishali D. Nandaniya|Gautam K. Katariya|Gautamkumar S. Makwana|Jasmin Bhalodia|Rashmiben Patel|Mrunal Ambasana|Naval P. Kapuriya