RU2443690C1 - 2-(9-anthrylmethyl)amino-1-[3-(dimethylamino)propyl]benzimidazole, having properties of fluorescent chemosensor for h+ cations - Google Patents

Abstract

FIELD: chemistry.

SUBSTANCE: invention relates to novel derivatives from the family of 9-anthrylmethyl-substituted benzimidazoles, and specifically to 2-(9-anthrylmethyl)amino-1-[3-(dimethylamino)propyl]benzimidazole of formula I

, having properties of a fluorescent chemosensor for H⁺ cations.

EFFECT: obtaining a novel benzimidazole derivative, having high chemosensory activity with respect to said cations.

2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к новым производным ряда 9-антрилметилзамещенных бензимидазолов, а именно к 2-(9-антрилметил)амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазолу формулы IThe invention relates to new derivatives of a number of 9-anthrylmethyl substituted benzimidazoles, namely to 2- (9-anthrylmethyl) amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole of the formula I

обладающему свойствами флуоресцентного хемосенсора на катионы H⁺.possessing the properties of a fluorescent chemosensor for H ⁺ cations.

В настоящее время достаточно большое количество соединений, представленных как эффективные сенсоры на катионы водорода (M.Montaiti, L.Prodi, N.Zaccheroni, Luminescent Chemosensors for Metal Ions. In Handbook of Photochemistry and Photobiology (Ed. Nalwa H.S.), ASP, CA; Stevenson Ranch, 2003, P.271; Molecular and supramolecular photochemistry. Vol.7. Optical sensors and switches (Ed. V.Ramamurthy, K.S.Schanze), Marcel Dekker; NY, 2001, 534 p; C.McDonagh, C.S.Burke, B.D.MacCraith, Optical chemical sensors, Chem. Rev., 2008, №2, 400-422), содержат рецептор, комплексообразующий фрагмент, ответственный за избирательное связывание субстрата, и флуорофор (ионофор, хромофор), так называемый «сигнальный» фрагмент молекулы сенсора, оптические свойства которого меняются при взаимодействии рецептора с субстратом. Функцию рецепторов в протонных хемосенсорах выполняют различные азотсодержащие структуры - азагетероциклы, азакраунэфиры, борфторидные комплексы диаза-s-индаценов, азаподанды и др.Currently, a fairly large number of compounds are presented as effective sensors for hydrogen cations (M. Montaiti, L.Prodi, N. Zaccheroni, Luminescent Chemosensors for Metal Ions. In Handbook of Photochemistry and Photobiology (Ed. Nalwa HS), ASP, CA ; Stevenson Ranch, 2003, P.271; Molecular and supramolecular photochemistry. Vol. 7. Optical sensors and switches (Ed. V. Ramamurthy, KSSchanze), Marcel Dekker; NY, 2001, 534 p; C. McDonagh, CS Burke , BDMacCraith, Optical chemical sensors, Chem. Rev., 2008, No. 2, 400-422), contain a receptor, a complexing fragment responsible for selective binding of the substrate, and a fluorophore (ionophore, chromophore), the so-called "signal" fragment of the molecule sensor whose optical properties change when the receptor interacts with the substrate. The function of receptors in proton chemosensors is performed by various nitrogen-containing structures - azaheterocycles, aza-crown ethers, borofluoride complexes of diaz-s-indacenes, azapodandes, etc.

В большинстве случаев в этих системах проявляется так называемый РЕТ-эффект (Photoinduced Electron Transfer) - фотоиндуцируемый перенос электрона (N.J.Turro, V.Ramamurthy, J.С.Scaiano, Principles of molecular photochemistry: an introduction, University Science Books, 2009, 495 p.). Рецептор у сенсора, основанного на РЕТ-эффекте, является донором электронов, а флуорофор - акцептором. При возбуждении молекулы происходит перенос электрона с высшей занятой молекулярной орбитали (ВЗМО) флуорофора на низшую свободную молекулярную орбиталь (НСМО). Это позволяет осуществиться электронному переходу с ВЗМО донора-рецептора на ВЗМО акцептора-флуорофора, тем самым вызывая тушение флуоресценции последнего. При комплексообразовании происходит резкое снижение уровня энергии ВЗМО рецептора, приводящее к тому, что перенос электрона на ВЗМО флуорофора становится энергетически невыгодным. Происходит свободный переход возбужденного электрона с НСМО на ВЗМО флуорофора, и сенсор начинает флуоресцировать. Эффективность таких хемосенсоров оценивается двумя факторами: степенью изменения исходной интенсивности флуоресценции при добавлении субстрата и селективностью обнаружения определенного катиона.In most cases, the so-called PET-effect (Photoinduced Electron Transfer) is manifested in these systems - photo-induced electron transfer (NJTurro, V. Ramamurthy, J.C. Sciano, Principles of molecular photochemistry: an introduction, University Science Books, 2009, 495 p.). The receptor for the sensor based on the PET effect is an electron donor, and the fluorophore is an acceptor. When a molecule is excited, an electron is transferred from the highest occupied molecular orbital (HOMO) of the fluorophore to the lower free molecular orbital (LUMO). This allows an electronic transition from the HOMO of the donor receptor to the HOMO of the acceptor-fluorophore, thereby causing quenching of the fluorescence of the latter. During complexation, a sharp decrease in the energy level of the HOMO receptor occurs, which leads to the fact that electron transfer to the HOMO fluorophore becomes energetically disadvantageous. There is a free transition of the excited electron from LUMO to the HOMO of the fluorophore, and the sensor begins to fluoresce. The effectiveness of such chemosensors is evaluated by two factors: the degree of change in the initial fluorescence intensity upon addition of the substrate and the selectivity of detection of a specific cation.

Особый практический интерес вызывают ионактивные структуры и материалы для контроля pH среды различных физиологических объектов (Y.Tian, F.Su, W.Weber, V.Nandakumar, B.R.Shumway, Y.Jin, X.Zhou, M.R.Holl, R.H.Johnson, D.R.Meldrum, A series of naphthalimide derivatives as intra and extracellular рН sensors, Biomaterials, 2010, №29, 7411-7422; M.W.Reed, L.M.Barker, E.J.Klip, Methods and apparatus for sterility testing. Патент США №2009325220, 2009). Вместе с тем диалкиламиноаклильные производные бензимидазол-2-амина и антрацена интересны с точки зрения собственной биологической активности (M.Kozurkova, D.Sabolova, H.Paulikova, L.Janovec, P.Kristian, M.Bajdichova, J.Busa, D.Podhradsky, J.Imrich, DNA binding properties and evaluation of cytotoxic activity» of 9,10-bis-N-substituted (aminomethyl)anthracenes, Int. J. Bio. Macromolecules, 2007, №4, 415-422; M.P.Gajewski, H.Beall, M.Schnieder, S.M.Stranahan, M.D.Mosher, K.C.Rider, N.R.Natale, Bis-anthracenyl isoxazolyl amides have enhanced anticancer activity, Bio. Med. Chem. Lett., 2009, №15, 4067-4069; V.A.Anisimova, V.V.Osipova, T.A.Kuzmenko, D.-H.Caignard, P.Renard, D.Manechez, Nouveaux derives tricycliques du benzimidazole, leur procede de preparation et les compositions pharmaceutiques qui les contiennent, патент Франции №2765223, 1998 г.; В.А.Анисимова, И.Е.Толпыгин, В.И.Минкин, А.А.Спасов, А.В.Степанов, Н.В.Арькова, Л.В.Науменко, В.И.Петров. Соли 9-замещенных 2-галогенфенилимидазо[1,2-a]бензимидазолов и галогениды 1-замещенных 3-галогенфенацил-2-аминобензимидазолия, а также их композиции, обладающие гемореологическими свойствами, патент №2290404, 2006 г.).Of particular practical interest are ionic structures and materials for controlling the pH of various physiological objects (Y. Tian, F.Su, W.Weber, V. Nandakumar, BRShumway, Y.Jin, X.Zhou, MRHoll, RHJohnson, DR Meldrum, A series of naphthalimide derivatives as intra and extracellular pH sensors, Biomaterials, 2010, No. 29, 7411-7422; MWReed, LMBarker, EJKlip, Methods and apparatus for sterility testing. US Patent No. 2009325220, 2009). At the same time, the dialkylamino-acyl derivatives of benzimidazole-2-amine and anthracene are interesting from the point of view of their own biological activity (M.Kozurkova, D. Sabolova, H. Paulikova, L. Janovec, P. Kristian, M. Bajdichova, J. Busa, D. Podhradsky, J. Imrich, DNA binding properties and evaluation of cytotoxic activity ”of 9,10-bis-N-substituted (aminomethyl) anthracenes, Int. J. Bio. Macromolecules, 2007, No. 4, 415-422; MPGajewski, H. Beall, M. Schnieder, SMStranahan, MDMosher, KCRider, NRNatale, Bis-anthracenyl isoxazolyl amides have enhanced anticancer activity, Bio. Med. Chem. Lett., 2009, No. 15, 4067-4069; VAAnisimova , VVOsipova, TAKuzmenko, D.-H. Campaign, P. Renard, D. Manechez, Nouveaux derives tricycliques du benzimidazole, leur procede de preparation et les compositions pharmaceutiques qui les contiennent, French patent No. 2765223, 1998 ; V.A. Anisimova, I.E. Tolpygin, V.I. Minkin, A.A. Spasov, A.V. Stepanov, N.V. Arkova, L.V. Naumenko, V.I. Petrov. 9-substituted 2-halogen-phenylimidazo [1,2-a] benzimidazoles and halides of 1-substituted 3-halogen-phenacyl-2-aminobenzimidazolium, as well as their compositions with hemorheological properties (patent No. 2290404, 2006).

В 2003 году 2-метил-6-(4-метил-1-пиперазинил)бензо[de]изохинолин-1,3-дион был предложен авторами (J.Gana, K.Chena, C.-P.Changb, H.Tiana, Luminescent properties and photo-induced electron transfer ofnaphthalimides with piperazine substituent, Dyes and Pigments, 2003, p.21-28) как эффективный флуоресцентный сенсор на катионы H⁺. При взаимодействии данного соединения с кислотой происходит увеличение исходной флуоресценции в 76 раз. Селективность сенсора не исследовалась.In 2003, 2-methyl-6- (4-methyl-1-piperazinyl) benzo [de] isoquinoline-1,3-dione was proposed by the authors (J. Gana, K. Chena, C.-P.Changb, H. Tiana, Luminescent properties and photo-induced electron transfer ofnaphthalimides with piperazine substituent, Dyes and Pigments, 2003, p.21-28) as an effective fluorescent sensor for H ⁺ cations. When this compound reacts with an acid, an increase in the initial fluorescence of 76 times occurs. Sensor selectivity has not been investigated.

Одним из наиболее эффективных флуоресцентных сенсоров на катионы H⁺ является этил 4-(5-(4-(диметиламино)фенил)-1-(перфторфенил)-4,5-дигидро-3-пиразолил)бензоат (С.J.Fahmi, L.Yang, D.G.VanDerveer, Tuning the photoinduced electron-transfer thermodynamics in 1,3,5-triaryl-2-pyrazoline fluorophores: X-ray structures, photophysical characterization, computational analysis, and in vivo evaluation, J. Am. Chem. Soc., 2003, №13, p.3799-3812) - при протонировании однонормальной серной кислотой происходит разгорание исходной флуоресценции в 160 раз. Однако в этом случае авторами также не исследовано взаимодействие полученного сенсора с другими катионам.One of the most effective fluorescence sensors for H ⁺ cations is ethyl 4- (5- (4- (dimethylamino) phenyl) -1- (perfluorophenyl) -4,5-dihydro-3-pyrazolyl) benzoate (C.J. Fahmi, L. Yang, DGVanDerveer, Tuning the photoinduced electron-transfer thermodynamics in 1,3,5-triaryl-2-pyrazoline fluorophores: X-ray structures, photophysical characterization, computational analysis, and in vivo evaluation, J. Am. Chem. Soc ., 2003, No. 13, p. 3799-3812) - when protonated with monoform sulfuric acid, the initial fluorescence flares up 160 times. However, in this case, the authors also did not study the interaction of the obtained sensor with other cations.

В качестве эффективных сенсоров на катионы H⁺, работающих в широком диапазоне pH, предложены борфторидные комплексы замещенных диаза-s-индаценов (M.Tian, J.Wang, Y.Yuan, F.Feng, S.Meng, Y.Bai, Strong acid type ph fluorescent probe based on fluoro-boron fluorescent dye, патент Китая, №101424641, 2009; N.Tetsuo, G.Yu, U.Yasuteru, Fluorescent Probe. Заявка на патент США, №2010120160, 2010). Они способны функционировать в интервале pH от 0,5 до 12 в зависимости от заместителей. Основной сложностью использования данных систем является то, что при варьировании кислотности среды изменяется не только интенсивность (квантовый выход) флуоресценции, но и происходит достаточно сильное видоизменение структуры спектра (в зависимости от рН наблюдается или гипсохромный, или батохромный сдвиг полосы максимума флуоресценции, появление новых полос).Borfluoride complexes of substituted diaz-s-indacenes (M. Tian, J. Wang, Y. Yuan, F. Feng, S. Meng, Y.Bai, Strong, have been proposed as effective sensors for H ⁺ cations operating in a wide pH range acid type ph fluorescent probe based on fluoro-boron fluorescent dye, China Patent No. 101424641, 2009; N. Tetsuo, G. Yu, U. Yasuteru, Fluorescent Probe. US Patent Application No. 2010120160, 2010). They are able to function in the pH range from 0.5 to 12, depending on the substituents. The main difficulty in using these systems is that when varying the acidity of the medium, not only the fluorescence intensity (quantum yield) changes, but a rather strong modification of the spectrum structure occurs (depending on the pH, either a hypsochromic or bathochromic shift of the fluorescence maximum band, the appearance of new bands )

В ряду флуорофорсодержащих бензимидазолов известен 3-[2-диэтиламино)этиламино]бензимидазо[2,1-a]бенз[de]изохинолин-7-он, проявляющий хемосенсорную активность по отношению к катионам H⁺ - при протонировании происходит изменение квантового выхода флуоресценции в зависимости рН среды (А.Р.de Silva, H.Q.N.Gunaratne, P.L.M.Lynch, A.J.Patty, G.L.Spence, Luminescence and charge transfer. Part 3. The use of chromophores with ICT (internal charge transfer) excited states in the construction of fluorescent PET (photoinduced electron transfer) pH sensors and related absorption pH sensors with aminoalkyi side chains, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 1993, p.1611-1616).Among the fluorophore-containing benzimidazoles, 3- [2-diethylamino) ethylamino] benzimidazo [2,1-a] benz [de] isoquinolin-7-one is known, which exhibits chemosensory activity with respect to H ⁺ cations - upon protonation, the quantum yield of fluorescence changes in pH dependences (A.P. de Silva, HQNGunaratne, PLMLynch, AJPatty, GLSpence, Luminescence and charge transfer. Part 3. The use of chromophores with ICT (internal charge transfer) excited states in the construction of fluorescent PET (photoinduced electron transfer ) pH sensors and related absorption pH sensors with aminoalkyi side chains, J. Chem. Soc., Perkin Trans. 2, 1993, p. 1611-1616).

Ближайшим аналогом предлагаемого соединения является - 2-(9-антрилметил)амино-1-[2-(1 -пирролидинил)этил]бензимидазол, который может быть использован в качестве эффективного флуоресцентного сенсора на катионы H⁺ (И.Е.Толпыгин, В.А.Анисимова, Ю.В.Ревинский, А.Д.Дубоносов, В.А.Брень, В.И.Минкин. 2-(9-Антрилметил)амино-1-[2-(1-пирролидинил)этил]бензимидазол - флуоресцентный хемосенсор на катионы H⁺. Патент РФ №2371434, 2009). Было показано, что при добавлении трихлоруксусной кислоты происходит разгорание флуоресценции в 480 раз, также была доказана его высокая селективность по отношению к другим катионам (при добавлении смеси катионов отклонение интенсивности флуоресценции раствора пирролидинэтилпроизводного от раствора этого же сенсора с добавлением только трихлоруксусной кислоты составляет порядка 2%).The closest analogue of the proposed compound is - 2- (9-anthrylmethyl) amino-1- [2- (1-pyrrolidinyl) ethyl] benzimidazole, which can be used as an effective fluorescent sensor for H ⁺ cations (I.E. Tolpygin, V .A. Anisimova, Yu.V. Revinsky, A.D. Dubonosov, V.A. Bren, V.I. Minkin. 2- (9-Antrylmethyl) amino-1- [2- (1-pyrrolidinyl) ethyl] benzimidazole is a fluorescent chemosensor for H ⁺ cations. RF patent No. 2371434, 2009). It was shown that upon the addition of trichloroacetic acid, fluorescence increases by a factor of 480, and its high selectivity with respect to other cations was also proved (when adding a mixture of cations, the deviation of the fluorescence intensity of a solution of the pyrrolidine ethyl derivative from a solution of the same sensor with the addition of only trichloroacetic acid is about 2% )

Техническим результатом изобретения является повышение хемосенсорной активности по отношению к катионам H⁺ в ряду 2-(9-антрилметил)амино-1-замещенных бензимидазолов.The technical result of the invention is to increase the chemosensory activity with respect to H ⁺ cations in the series 2- (9-anthrylmethyl) amino-1-substituted benzimidazoles.

Технический результат достигается соединением формулы I.The technical result is achieved by the compound of formula I.

Синтез соединения заключается во взаимодействии 2-амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазола с 9-антральдегидом и восстановлением полученного 2-(9-антрилметилен)амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазола борогидридом натрия до 2-(9-антрилметил)амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазола (I).The synthesis of the compound consists in the reaction of 2-amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole with 9-anthraldehyde and reduction of the obtained 2- (9-anthrylmethylene) amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole sodium borohydride to 2- (9-anthrylmethyl) amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole (I).

Строение синтезированного соединения доказано элементным анализом, данными ИК- и ЯМР Н¹-спектров. В ИК-спектре соединения I, снятого в вазелиновом масле, имеется полоса валентных колебаний вторичной аминогруппы при 3330 см^-1. В спектре ЯМР ¹H амина I присутствуют сигналы протонов CH₃-групп (синглет, δ 1.17) диалкиламинового заместителя и CH₂-группы (дублет, δ 5.70, J 4.0 Гц), непосредственно связанной с антраценовым фрагментом. В спектре ЯМР ¹³C бензимидазола I присутствуют все сигналы от углеродных атомов скелета молекулы (атомы углерода, принадлежащие 1 и 3 ароматическому кольцу антрацена и входящие в диметиламиногруппу, эквивалентны).The structure of the synthesized compound is proved by elemental analysis, data of IR and NMR H ¹ spectra. In the IR spectrum of compound I, shot in liquid paraffin, there is a stretching vibration band of the secondary amino group at 3330 cm ^-1 . The ¹ H NMR spectrum of amine I contains signals of protons of the CH ₃ groups (singlet, δ 1.17) of the dialkylamine substituent and the CH ₂ group (doublet, δ 5.70, J 4.0 Hz) directly associated with the anthracene fragment. The ¹³ C NMR spectrum of benzimidazole I contains all signals from the carbon atoms of the skeleton of the molecule (carbon atoms belonging to the 1st and 3rd aromatic ring of anthracene and included in the dimethylamino group are equivalent).

Масс-спектрометрическое исследование показало полное соответствие структуры соединения I (брутто-формула, молекулярная масса) и массы молекулярного иона [M]⁺ (m/z 408). Также было установлено, что в спектре присутствуют сигналы от фрагментов [C₁₄H₉CH₂ ⁺] (m/z 191) и [Me₂NCH₂]⁺ (m/z 58).Mass spectrometric studies showed complete agreement between the structure of compound I (gross formula, molecular weight) and the mass of the molecular ion [M] ⁺ (m / z 408). It was also found that the spectrum contains signals from fragments [C ₁₄ H ₉ CH ₂ ⁺ ] (m / z 191) and [Me ₂ NCH ₂ ] ⁺ (m / z 58).

Ниже приведен пример синтеза предлагаемого соединения.The following is an example of the synthesis of the proposed compounds.

2-(9-Антрилметил)амино-1-[3-(диметиламино)пропил]-1Н-бензимидазол (I). Смесь 2.06 г (10 ммоль) 9-антральдегида и 2.18 (10 ммоль) 2-амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазола (В.А.Анисимова, Ю.В.Кощиенко, Б.М.Пятин, Н.И.Авдюнина, О.А.Самсонов, В.К.Рыков, М.К.Старовойтов. Способ получения производных 2-амино-1-аминоалкилбензимидазолов. Авторское свидетельство №1149592, 1984 г.) в 50 мл этанола кипятили в течение 8 часов. Реакционную смесь упаривали при пониженном давлении досуха, остаток 2-(9-антрилметилен)амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазола растворяли 50 мл этанола и при перемешивании и умеренном нагревании в течение 30 минут прибавляли к полученному раствору 0.95 г (25 ммоль) борогидрида натрия. После прибавления раствор перемешивали в течение 2 часов, разбавляли горячей водой и оставляли на ночь. Выпавший осадок отфильтровывали, промывали водой и сушили на воздухе. Выход 3.70 г (90%). Т.пл. 155-156°C (ацетонитрил). ИК-спектр, ν, см^-1: 3330, 1465, 1365. Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃), δ, м.д.: 1.17 с (6H, 2CH₃); 1.74-2.04 м (4Н, 2CH₂); 3.76-3.95 м (2Н, CH₂); 5.70 д (2H, CH₃, J 4.0 Гц); 7.00-8.60 м (14H, H_Ar+NH). Спектр ЯМР ¹H (ДМСО-d₆), δ, м.д.: 25.9; 38.9; 38.9; 44.1; 54.6; 107.4;115.2; 118.5; 120.3; 124.5; 125.1; 126.1; 127.2; 128.8; 130.2; 130.2; 131.1; 134.9; 142.7; 155.0. Спектр флуоресценции в ацетонитриле, λ_max, нм (C=5×10^-5 моль/л): 415. Найдено, %: C 79.44; H 6.87; N 13.69. C₂₇H₂₈N₄. Вычислено, %: C 79.38; H 6.91; N 13.71. m/z 408 [M]⁺.2- (9-Antrylmethyl) amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] -1H-benzimidazole (I). A mixture of 2.06 g (10 mmol) of 9-anthraldehyde and 2.18 (10 mmol) of 2-amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole (V.A. Anisimova, Yu.V. Koshchienko, B.M. Pyatin, N.I. Avdyunin, O.A.Samsonov, V.K. Rykov, M.K. Starovoitov. A method of obtaining derivatives of 2-amino-1-aminoalkylbenzimidazoles. Copyright certificate No. 1149592, 1984) in 50 ml of ethanol was boiled in within 8 hours. The reaction mixture was evaporated under reduced pressure to dryness, the residue 2- (9-anthrylmethylene) amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole was dissolved in 50 ml of ethanol, and 0.95 g was added to the resulting solution with stirring and moderate heating for 30 minutes ( 25 mmol) sodium borohydride. After addition, the solution was stirred for 2 hours, diluted with hot water and left overnight. The precipitate was filtered off, washed with water and dried in air. Yield 3.70 g (90%). Mp 155-156 ° C (acetonitrile). IR spectrum, ν, cm ^-1 : 3330, 1465, 1365. ¹ H NMR spectrum (CDCl ₃ ), δ, ppm: 1.17 s (6H, 2CH ₃ ); 1.74-2.04 m (4H, 2CH ₂ ); 3.76-3.95 m (2H, CH ₂ ); 5.70 d (2H, CH ₃ , J 4.0 Hz); 7.00-8.60 m (14H, H _Ar + NH). ¹ H NMR Spectrum (DMSO-d ₆ ), δ, ppm: 25.9; 38.9; 38.9; 44.1; 54.6; 107.4; 115.2; 118.5; 120.3; 124.5; 125.1; 126.1; 127.2; 128.8; 130.2; 130.2; 131.1; 134.9; 142.7; 155.0. Fluorescence spectrum in acetonitrile, λ _max , nm (C = 5 × 10 ^-5 mol / L): 415. Found,%: C 79.44; H 6.87; N, 13.69. C ₂₇ H ₂₈ N ₄ . Calculated,%: C 79.38; H 6.91; N 13.71. m / z 408 [M] ⁺ .

Исследование хемосенсорных свойств.Study of chemosensory properties.

Методы исследования. Оценку сенсорной способности соединения I проводили по данным спектров флуоресценции в области локальной флуоресценции антрацена. Для этого к раствору соединения I (C=5×10^-7 моль/л) добавляли расчетный пятикратный мольный избыток трифторуксусной кислоты или ацетата металла (Zn²⁺, Cd²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺) или их смеси и перемешивали раствор до полного растворения соли. Затем проводили съемку спектров флуоресценции на длине волны λ_флуор=415 нм (λ_возб=365 нм): исходного раствора и растворов, содержащих помимо соединения I другие катионы. Съемка спектров люминесценции проводилась на спектрофлуориметре Hitachi 650-60.Research Methods. Assessment of the sensory ability of compound I was carried out according to the fluorescence spectra in the region of local fluorescence of anthracene. For this, a calculated five-fold molar excess of trifluoroacetic acid or metal acetate (Zn ²⁺ , Cd ²⁺ , Cu ²⁺ , Co ²⁺ , Ni ²⁺ , Pb was added to a solution of compound I (C = 5 × 10 ^-7 mol / L) ²⁺ , Hg ²⁺ ) or mixtures thereof and mixed the solution until the salt is completely dissolved. Then, fluorescence spectra were _recorded at a wavelength of λ _fluor = 415 nm (λ _exc = 365 nm): the initial solution and solutions containing, in addition to compound I, other cations. The luminescence spectra were recorded on a Hitachi 650-60 spectrofluorimeter.

Расчет относительного изменения интенсивности флуоресценции проводили по формуле: ОИИФ=I/I₀, гдеThe calculation of the relative change in fluorescence intensity was carried out according to the formula: OIIF = I / I ₀ , where

I₀ - исходная интенсивность флуоресценции раствора соединения I;I ₀ is the initial fluorescence intensity of the solution of compound I;

I - интенсивность флуоресценции раствора соединения I после добавления пятикратного мольного избытка катиона.I is the fluorescence intensity of the solution of compound I after adding a five-fold molar excess of the cation.

Результаты испытаний.Test results.

Исследование спектральных свойств амина I выявило его высокую сенсорную активность по отношению к катионам H⁺.A study of the spectral properties of amine I revealed its high sensory activity with respect to H ⁺ cations.

Хемосенсор I вследствие проявления РЕТ-эффекта обладает весьма слабой флуоресценцией антраценового типа в нейтральных растворах ацетонитрила при возбуждении светом λ_возб 365 нм (три индивидуальных максимума в области 390-440 нм и плечо 460-470 нм). В спектре испускания этого соединения также наблюдается полоса при 480-600 нм, соответствующая образованию эксимера.Chemosensor I, due to the manifestation of the PET effect, exhibits very weak anthracene-type fluorescence in neutral acetonitrile solutions when excited with light λ _exc 365 nm (three individual maxima in the region of 390-440 nm and a shoulder of 460-470 nm). The emission spectrum of this compound also shows a band at 480–600 nm, corresponding to the formation of an excimer.

Комплексообразование с различными катионами за счет использования электронной плотности атомов азота существенно видоизменяет термодинамику РЕТ-эффекта, что приводит к изменению интенсивности флуоресценции. Добавление ацетатов Cu²⁺, Со²⁺, Ni²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺ к раствору сенсора I вызывает незначительное затухание интенсивности флуоресценции, тогда как ионы H⁺ резко увеличивают интенсивность флуоресценции (I/I₀=1400) (рис.1 - относительное изменение интенсивности флуоресценции (I/I₀) диамина (I) (C=5×10^-7 моль/л) в ацетонитриле при добавлении различных катионов (C=2,5×10^-6 моль/л)).Complexation with various cations through the use of the electron density of nitrogen atoms substantially modifies the thermodynamics of the PET effect, which leads to a change in the fluorescence intensity. The addition of acetates Cu ²⁺ , Co ²⁺ , Ni ²⁺ , Pb ²⁺ , Hg ²⁺ to the solution of sensor I causes a slight attenuation of the fluorescence intensity, while H ⁺ ions sharply increase the fluorescence intensity (I / I ₀ = 1400) (Fig. .1 - relative change in the fluorescence intensity (I / I ₀ ) of diamine (I) (C = 5 × 10 ^-7 mol / L) in acetonitrile with the addition of various cations (C = 2.5 × 10 ^-6 mol / L)) .

Селективность данного сенсора была показана при добавлении к исходному раствору амина I смеси катионов (каждый из катионов был взят в пятикратном мольном избытке относительно соединения I). В этом случае происходит увеличение относительной интенсивности флуоресценции (разгорание) в 1380 раз. Таким образом, отклонение интенсивности флуоресценции раствора соединения I с добавлением смеси катионов от раствора соединения I с добавлением только трихлоруксусной кислоты составляет ~1,5%, что свидетельствует о высокой избирательности данного флуоресцентного хемосенсора по отношению к ионам H⁺. Реверсивность процесса протонирования и возможность повторного использования данного соединения были доказаны добавлением триэтиламина, взятого в эквивалентном количестве (по отношению к добавленной кислоте), к кислому ацетонитрильному раствору амина I, приводящего к полному восстановлению исходной интенсивности флуоресценции.The selectivity of this sensor was shown when a mixture of cations was added to the initial amine I solution (each of the cations was taken in a five-fold molar excess relative to compound I). In this case, there is an increase in the relative fluorescence intensity (flare-up) by 1380 times. Thus, the deviation of the fluorescence intensity of the solution of compound I with the addition of a mixture of cations from the solution of compound I with the addition of trichloroacetic acid is ~ 1.5%, which indicates the high selectivity of this fluorescent chemosensor with respect to H ⁺ ions. The reversibility of the protonation process and the possibility of reuse of this compound were proved by the addition of triethylamine, taken in an equivalent amount (with respect to the added acid), to an acid acetonitrile solution of amine I, leading to a complete restoration of the initial fluorescence intensity.

Таким образом, соединение I превосходит по чувствительности полученный ранее 2-(9-антрилметил)амино-1-[2-(1-пирролидинил)этил]бензимидазол в ~2.9 раза (увеличение интенсивности флуоресценции в 1400 для I и в 480 для пирролидинилэтилпроизводного) при сравнимой селективности при добавлении смеси катионов (отклонение интенсивности флуоресценции в ~1.5% для I и в ~2% для пирролидинилэтилпроизводного).Thus, compound I is superior in sensitivity to the previously obtained 2- (9-anthrylmethyl) amino-1- [2- (1-pyrrolidinyl) ethyl] benzimidazole by ~ 2.9 times (an increase in fluorescence intensity of 1400 for I and 480 for the pyrrolidinyl ethyl derivative) with comparable selectivity when adding a mixture of cations (deviation of the fluorescence intensity of ~ 1.5% for I and ~ 2% for the pyrrolidinyl ethyl derivative).

Claims (2)

1. 2-(9-Антрилметил)амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазол формулы I:

1. 2- (9-Antrylmethyl) amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole of the formula I:

2. 2-(9-Антрилметил)амино-1-[3-(диметиламино)пропил]бензимидазол по п.1, обладающий свойствами флуоресцентного хемосенсора на катионы Н⁺. 2. 2- (9-Antrylmethyl) amino-1- [3- (dimethylamino) propyl] benzimidazole according to claim 1, having the properties of a fluorescent chemosensor for H ⁺ cations.

Images