一种基于彩色喹吖啶酮结构的酯类缓释香料化合物及其应用

1.本发明属于化学合成技术领域，具体的说，涉及一种基于喹吖啶酮结构的酯类化合物及其应用。


背景技术：

2.喹吖啶酮(quinacridone)是一种众所周知的高性能有机颜料，由三个苯环和两个吡啶酮环交替排列组成其平面刚性结构，平面核具有大π共轭体系。喹吖啶酮通常表现出良好的光热稳定性和电化学稳定性，以及耐气候、耐腐蚀等优良特性，且分子具有可修饰性。氮原子可以与烷基官能化，表现出高荧光量子产率，且提高了其在有机溶剂中的溶解性，进一步扩大了其应用范围。目前，喹吖啶酮衍生物是被广泛使用的有机荧光颜料之一。
3.荧光是一种常见的光致发光现象，即荧光化合物由特定波长的短波长入射光照射后发出长波长出射光的荧光的现象。对于有机荧光颜料来说，高的荧光量子产率和稳定性是衡量其价值的重要标准。功能性颜料近年来被广泛应用于涂料、印刷等领域，又因其良好的生物相容性以及光电性能，在生命科学、光电材料等领域得到了极大的发展。随着合成及应用技术的不断发展，人们对有机荧光颜料的认识不断深入，其应用范围也在持续扩大，发展前景也愈发广阔。因此，研究开发具有各种实用价值的功能性有机荧光颜料已成为当前科研工作者倍受关注的课题。
4.香料分子能释放使人愉悦、改善环境的特殊香味，因而被广泛应用于烟草、食品、纺织、造纸及各类日化产品等领域中。但是香料分子往往是具有低分子量和高挥发性的物质，香精香料直接添加通常因短时间内快速挥发而无法达到持久留香的目的。因此，能实现香料分子可控和持久释放的潜香体是当前香精香料领域的研究热点之一。潜香体概念的提出源于药物传递中的“前药”，但是潜香体需要将挥发性较高的香料分子通过特征化学键连接到母体上，成为具有无挥发性或低挥发性的潜香体，并且能在特定环境条件下(如光照、水解、温度等)发生化学键断裂从而释放出香料分子达到控制释香的效果。
5.迄今为止，尚未出现基于喹吖啶酮结构的兼具荧光性能和释香功能的酯类化合物的报道。


技术实现要素：

6.本发明的第一个目的是提供一种基于喹吖啶酮结构的酯类化合物。
7.本发明的第二个目的是提供一种所述基于喹吖啶酮结构的酯类化合物在制备有机荧光材料或香料缓释剂中的应用。
8.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
9.本发明的第一个方面提供了一种基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐，结构如下所示：
[0010][0011]
其中：
[0012]
r选自c1～c12支链或直链的烷基、
[0013]
r1选自c1～12支链或直链的烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、氢；
[0014]
r2选自c1～12支链或直链的烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、氢；
[0015]
r3选自c1～12支链或直链的烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、氢；
[0016]
r4选自c1～12支链或直链的烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、氢；
[0017]
r5选自c1～12支链或直链的烷基、卤素(氟、氯、溴、碘)、氢；
[0018]
r6选自卤素(氟、氯、溴、碘)、氢、甲基、乙基；
[0019]
r7选自卤素(氟、氯、溴、碘)、氢、甲基、乙基。
[0020]
较优选的，所述基于喹吖啶酮结构的酯类化合物中，
[0021]
r选自甲基、乙基、
[0022][0023]
最优选的，所述基于喹吖啶酮结构的酯类化合物选自以下结构的一种：
[0024][0025]
本发明的第二个方面提供了一种所述基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐在制备有机荧光材料或香料缓释剂中的应用。
[0026]
本发明的第三个方面提供了一种所述基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐在制备香料潜香体中的应用。
[0027]
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
[0028]
传统喹吖啶酮衍生物只具有颜料和荧光的功能，本发明通过在传统的喹吖啶酮类颜料中引入潜香体分子，制备获得基于喹吖啶酮结构的酯类化合物，使喹吖啶酮类衍生物在具有颜料和荧光功能的基础上兼具释香功能。
[0029]
本发明中基于喹吖啶酮结构的酯类化合物是以常见的反式线性结构的喹吖啶酮为基础，只需两步反应便可以得到兼具荧光和释香功能的分子，例如实施例1-4中，相对于纯香精分子，本发明制备的化合物具有优异的香料缓释功能以及较强的荧光性能，并且其制备方法简单，合成步骤较少，原料成本低，原料易得，操作简单，耗时短，产率高，易提纯。本发明可用于有机荧光材料和香精香料领域中。
附图说明
[0030]
图1为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4在200-800nm波长范围内的紫外-可见光吸收谱图。
[0031]
图2为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4在200-800nm波长范围内的荧光发射谱图。
[0032]
图3为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4的热重分析。
[0033]
图4为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4加热水解释放香料物质与时间关系的示意图。
具体实施方式
[0034]
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0035]
本发明实施例中所用试剂如表1所示：
[0036]
表1
[0037]
名称规格生产商二氯甲烷cp国药集团化学试剂有限公司乙酸乙酯cp上海凌峰化学试剂有限公司dmfar上海泰坦科技股份有限公司四氢呋喃ar上海凌峰化学试剂有限公司喹吖啶酮technical grade上海泰坦科技股份有限公司溴乙酰溴ar上海达瑞精细化学品有限公司1-苯乙醇ar上海达瑞精细化学品有限公司l-薄荷醇ar上海达瑞精细化学品有限公司橙花醇ar上海达瑞精细化学品有限公司吡啶ar上海达瑞精细化学品有限公司氢化钠ar上海泰坦科技股份有限公司香叶醇rg上海泰坦科技股份有限公司四丁基溴化铵rg上海泰坦科技股份有限公司柱层层析硅胶cp国药集团化学试剂有限公司
[0038]
实施例1
[0039]
化合物qa-1的制备方法包括以下步骤：
[0040]
第一步，中间体3-1的制备
[0041][0042]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物1-1α-苯乙醇(3.66g，30mmol)、吡啶(2.37g，30mmol)和15ml二氯甲烷，0℃条件下，逐滴滴加化合物2溴乙酰溴(6.03g，30mmol)，反应1h后逐渐升至室温，在室温反应2.5h后结束反应，加水溶解白色固体，用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液并浓缩，经柱层析提纯得到6.24g中间体3-1(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝20:1)，产率为86％。
[0043]
第二步，化合物qa-1的制备
[0044][0045]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物4喹吖啶酮(0.62g，2mmol)、nah(2.42g，10mmol)、四丁基溴化铵(0.032g，0.1mmol)、四氢呋喃(30ml)。在无水无氧条件和氩气保护下，加热至70℃，反应1h后逐滴加入中间体3-1(2.42g，10mmol)，滴加完毕后在70℃下继续反应24h，冷却后滴加甲醇淬灭反应，抽滤，滤饼用二氯甲烷洗涤溶解，将滤液浓缩经柱层析提纯，得到0.80g化合物qa-1(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝2:1)，产率为63％。化合物qa-1的nmr和质谱信息如下：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.59
–
8.48(m,4h),7.65(t,j＝7.6hz,2h),7.36
–
7.27(m,12h),7.22(d,j＝8.7hz,2h),6.05(q,j＝6.4hz,2h),5.27(s,4h),1.64(d,j＝6.6hz,6h).
13
c nmr(151mhz,cdcl3)δ177.90,167.36,142.52,140.48,136.51,134.72,128.57,128.20,127.98,126.18,126.10,121.59,121.31,114.12,113.22,77.16,74.73,48.38,22.05.hrms(esi):m/z calculated for[c
40h33
n2o6]
+
:637.2339；found:637.2338.
[0046]
实施例2
[0047]
化合物qa-2的制备方法包括以下步骤：
[0048]
第一步，中间体3-2的制备
[0049][0050]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物1-2l-薄荷醇(4.68g，30mmol)、吡啶(2.37g，30mmol)和15ml二氯甲烷，0℃条件下，逐滴滴加化合物2溴乙酰溴(6.03g，30mmol)，反应1h后逐渐升至室温，在室温反应2.5h后结束反应，加水溶解白色固体，用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液并浓缩，经柱层析提纯得到8.11g中间体3-2(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝20:1)，产率为98％。
[0051]
第二步，化合物qa-2的制备
[0052][0053]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物4喹吖啶酮(0.62g，2mmol)、nah(2.42g，10mmol)、四丁基溴化铵(0.032g，0.1mmol)、四氢呋喃(30ml)。在无水无氧条件和氩气保护下，加热至70℃，反应1h后逐滴加入中间体3-2(2.76g，10mmol)，滴加完毕后在70℃下继续反应24h，冷却后滴加甲醇淬灭反应，抽滤，滤饼用二氯甲烷洗涤溶解，将滤液浓缩经柱层析提纯，得到1.13g化合物qa-2(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝2:1)，产率为80％。化合物qa-2的nmr和质谱信息如下：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.61
–
8.50(m,12h),7.70(t,j＝7.5hz,2h),7.32
–
7.23(m,6h),5.24(d,j＝26.7hz,4h),4.85
–
4.62(m,2h),2.04(d,j＝12.6hz,2h),1.67
–
1.53(m,6h),1.35
–
1.19(m,6h),1.05
–
0.93(m,4h),0.87(d,j＝6.4hz,6h),0.73(dd,j＝38.4,6.5hz,12h).
13
c nmr(151mhz,cdcl3)δ178.13,167.91,142.86,136.84,134.91,128.34,126.49,121.79,121.61,114.26,113.47,77.16,76.86,48.60,46.96,40.73,34.15,31.56,23.24,22.07,20.89,16.12.hrms(esi):m/z calculated for[c
44h53
n2o6]
+
:705.3904；found:705.3905.
[0054]
实施例3
[0055]
化合物qa-3的制备方法包括以下步骤：
[0056]
第一步，中间体3-3的制备
[0057][0058]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物1-3香叶醇(4.62g，30mmol)、吡啶(2.37g，30mmol)和15ml二氯甲烷，0℃条件下，逐滴滴加化合物2溴乙酰溴(6.03g，30mmol)，反应1h后逐渐升至室温，在室温反应2.5h后结束反应，加水溶解白色固体，用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液并浓缩，经柱层析提纯得到6.58g中间体3-3(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝20:1)，产率为80％。
[0059]
(2)化合物qa-3的制备
[0060][0061]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物4喹吖啶酮(0.62g，2mmol)、nah(2.42g，10mmol)、四丁基溴化铵(0.032g，0.1mmol)、四氢呋喃(30ml)。在无水无氧条件和氩气保护下，加热至70℃，反应1h后逐滴加入中间体3-3(2.74g，10mmol)，滴加完毕后在70℃下继续反应24h，冷却后滴加甲醇淬灭反应，抽滤，滤饼用二氯甲烷洗涤溶解，将滤液浓缩经柱层析提纯，得到0.95g化合物qa-3(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝2:1)，产率为68％。化合物qa-3的nmr和质谱信息如下：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.45(d,j＝12.9hz,4h),7.64(t,j＝7.4hz,2h),7.24
–
7.17(m,4h),5.39(t,j＝6.5hz,2h),5.21(s,2h),5.07(s,2h),4.78(d,j＝7.0hz,4h),2.06(s,8h),1.68(d,j＝9.3hz,12h),1.59(s,6h).
13
c nmr(151mhz,cdcl3)δ177.87,167.98,143.78,142.40,136.34,134.63,131.81,127.88,126.05,123.63,121.46,121.16,117.25,114.10,113.17,77.16,62.97,48.11,39.45,26.22,25.62,17.64,16.54.hrms(esi):m/z calculated for[c
44h49
n2o6]
+
:701.3591；found:701.3590.
[0062]
实施例4
[0063]
化合物qa-4的制备方法包括以下步骤：
[0064]
第一步，中间体3-4的制备
[0065][0066]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物1-4橙花醇(4.62g，30mmol)、吡啶(2.37g，30mmol)和15ml二氯甲烷，0℃条件下，逐滴滴加化合物2溴乙酰溴(6.03g，30mmol)，反应1h后逐渐升至室温，在室温反应2.5h后结束反应，加水溶解白色固体，用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液并浓缩，经柱层析提纯得到6.74g中间体3-4(洗脱剂为石油醚：乙酸乙酯＝20:1)，产率为82％。
[0067]
(2)化合物qa-4的制备
[0068][0069]
在100ml圆底烧瓶中，加入化合物4喹吖啶酮(0.62g，2mmol)、nah(2.42g，10mmol)、四丁基溴化铵(0.032g，0.1mmol)、四氢呋喃(30ml)。在无水无氧条件和氩气保护下，加热至70℃，反应1h后逐滴加入中间体3-4(2.74g，10mmol)，滴加完毕后在70℃下继续反应24h，冷却后滴加甲醇淬灭反应，抽滤，滤饼用二氯甲烷洗涤溶解，将滤液浓缩经柱层析提纯，得到0.98g化合物qa-4(洗脱剂为石油醚：二氯甲烷＝2:1)，产率为70％。化合物qa-4的nmr和质谱信息如下：1h nmr(400mhz,cdcl3)δ8.46(d,j＝10.4hz,4h),7.65(t,j＝7.5hz,2h),7.22(d,j＝7.4hz,4h),5.39(t,j＝6.9hz,2h),5.20(s,4h),5.05(s,2h),4.75(d,j＝7.0hz,4h),2.13
–
2.02(m,8h),1.77(s,6h),1.65(s,6h),1.56(s,6h).
13
c nmr(151mhz,cdcl3)δ178.16,168.16,144.01,142.71,136.69,134.93,132.43,128.19,126.40,123.60,121.74,121.49,118.43,114.31,113.43,77.16,62.95,48.36,32.37,26.75,25.83,23.69,17.81.hrms(esi):m/z calculated for[c
44h49
n2o6]
+
:701.3591；found:701.3593.
[0070]
化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4的紫外可见吸收光谱测试
[0071]
用二氯甲烷将化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4分别配置成5
×
10-5
mol/l的标准溶液。用紫外光谱测定仪测试标准溶液200-800nm范围的紫外可见光谱，结果见图1所示，图1为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4在200-800nm波长范围内的紫外-可见光吸收谱图。结果表明，化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4的最大吸收波长在495nm左右。
[0072]
化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4的荧光发射光谱测试
[0073]
用二氯甲烷将化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4配置成10-4
～10-5
mol/l的标准溶液。用荧光光谱仪测试标准溶液200-800nm范围的荧光发射光谱，结果见图2所示，图2为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4在200-800nm波长范围内的荧光发射谱图。其中，a为化合物qa-1在200-800nm波长范围内的荧光发射谱图，b为化合物qa-2在200-800nm波长范围内的荧光发射谱图，c为化合物qa-3在200-800nm波长范围内的荧光发射谱图，d为化合物qa-4在200-800nm波长范围内的荧光发射谱图。结果表明，qa-1，qa-2，qa-3和qa-4在有机溶剂里有着良好的溶解性，在较低浓度下可以发出橙色或黄色荧光，且随着浓度的提高，荧光强度逐渐增大。从图中可以看出，荧光发射光谱谱带在490-580nm之间，且发射主峰位约在510nm和一肩峰在540nm的位置，且都表现出了较高的荧光强度。由此可以证明化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4具有较好的荧光性能，可以作为一种有机荧光材料使用。
[0074]
化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4的热重测试
[0075]
对化合物qa-1、qa-2、qa-3、qa-4进行了热重测试，在程序控温下，探究待测样品的质量随温度的变化关系，如图3所示。图3为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4的热重分析。其中，a为化合物qa-1的热重分析，b为化合物qa-2的热重分析，c为化合物qa-3的热重分析，d为化合物qa-4的热重分析。从图中各化合物的tg和dtg曲线中可以看出，化合物qa-1在269℃时开始分解，tg曲线迅速下降，278℃时质量变化了32％，dtg曲线在这段温度范围内变化非常明显，继续升温后又进一步分解；化合物qa-2在327℃时开始分解，tg曲线迅速下降，338℃时质量变化了52％，dtg曲线在这段温度范围内变化非常明显，当温度升至430℃时又进一步分解；化合物qa-3和qa-4在243-248℃时才开始分解，264-268℃时质量分别变化了36％和35％，这是因为qa-3和qa-4是同分异构体，热稳定性比较相似。
[0076]
综上可见，化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4随着温度的升高，一开始质量几乎没有变化，在269-338℃的高温下才开始分解，说明所合成的化合物均具有良好的热稳定性。
[0077]
应用实施例1-4
[0078]
化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4水解释放酯类香料物质的检测，并与对应的纯香料分子做对比。
[0079]
利用固相微萃取-气相色谱法检测化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4在碱性水溶液中的水解，以及等摩尔量纯香料分子在相同实验条件下的挥发，通过两者数据进行对比，证明化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4具有延缓香料物质释放的作用。
[0080]
将0.05mmol化合物qa-1或0.05mmol化合物qa-2或0.05mmol化合物qa-3或0.05mmol化合物qa-4添加到密封的顶空瓶中，加入0.5ml dmf和0.5ml硼砂缓冲溶液，随后将顶空瓶置于油浴锅中并在40℃下加热。加热10分钟后，将萃取纤维插入到顶空瓶上部空间内进行萃取10分钟。将针头迅速插入gc的后进样口，在高温下吸附在纤维上的香料成分发生解吸，并顺利进入气相进行分析。解吸时间为10分钟，同时启动气相色谱仪进行数据采集。作为参考，需将纯香料分子进行同样处理，结果如图4所示。图4为化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4加热水解释放香料物质与时间关系的示意图。其中，a为化合物qa-1加热水解释放香料物质与时间关系的示意图，b为化合物qa-2加热水解释放香料物质与时间关系的示意图，c为化合物qa-3加热水解释放香料物质与时间关系的示意图，d为化合物qa-4加热水解释放香料物质与时间关系的示意图。
[0081]
由图中可以看出，纯香精分子的释放量都远远大于喹吖啶酮类酯类化合物qa-1，qa-2，qa-3和qa-4的水解释放量。图4中a、b、c、d分别显示了0.005mmol的qa-1、qa-2、qa-3、qa-4以及他们的等摩尔量纯芳香化合物在顶空瓶中的释放表现。游离的香料醇由于挥发性高，短时间内在顶空瓶中可以达到很高的浓度，气相色谱仪的响应峰面积也相应的较大，由于香料醇本身挥发性的不同，空白对照组的气相色谱仪的响应峰面积也有一定的差别。另外，可以发现qa-3和qa-4的释放效果略强于qa-1和qa-2，这是由于这四类香料醇中香叶醇和橙花醇都是直链结构，没有环状结构或支链结构，位阻影响较小，因此加热后更容易释放出来。与空白对照组相比，所制备的喹吖啶酮酯类潜香体在气相色谱仪的响应峰面积较小，且在释放40min后逐渐达到平衡状态，说明所合成的喹吖啶酮酯类潜香体均具有良好的可控缓释能力。
[0082]
从图中可以看出，游离的香料醇释放速度远大于改性后的喹吖啶酮酯类潜香体，约是其8-25倍。这里潜香体在顶空瓶中的浓度比较低原因主要有两点，一方面所制备的喹
吖啶酮酯类潜香体需要经过水解断键的过程才能释放香料醇，游离的香料醇挥发才能被吸附检测到，这一过程较为缓慢；另一方面释香实验是在ph＝9.18的缓冲液作用下进行的，尽管在水解体系中加入了适量dmf溶液来提高化合物的溶解性，但并不能将待测化合物完全溶解，所以仍然会对其水解速率造成一定的影响。同时这也能说明喹吖啶酮酯类潜香体的留香效果会更好，留香时间更加持久。
[0083]
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

技术特征：
1.一种基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐，其特征在于，结构如式i所示：其中：r选自c1～c12支链或直链的烷基、r1选自c1～12支链或直链的烷基、卤素、氢；r2选自c1～12支链或直链的烷基、卤素、氢；r3选自c1～12支链或直链的烷基、卤素、氢；r4选自c1～12支链或直链的烷基、卤素、氢；r5选自c1～12支链或直链的烷基、卤素、氢；r6选自卤素、氢、甲基、乙基；r7选自卤素、氢、甲基、乙基。2.根据权利要求1所述的基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐，其特征在于，所述基于喹吖啶酮结构的酯类化合物中，r选自甲基、乙基、3.根据权利要求2所述的基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐，其特征在于，所述基于喹吖啶酮结构的酯类化合物选自以下结构的一种：
4.一种权利要求1至3任一项所述的基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐在制备有机荧光材料或香料缓释剂中的应用。5.一种权利要求1至3任一项所述的基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐在制备香料潜香体中的应用。

技术总结
本发明公开了一种基于喹吖啶酮结构的酯类化合物或其药用盐，结构如式I所示：本发明中基于喹吖啶酮结构的酯类化合物是以常见的喹吖啶酮为基础，只需两步反应便可以得到兼具荧光和释香功能的分子，本发明制备的化合物具有优异的香料缓释功能以及较强的荧光性能，并且其制备方法简单，合成步骤较少，原料成本低，原料易得，操作简单，耗时短，产率高，易提纯。本发明可用于有机荧光材料和香精香料领域中。荧光材料和香精香料领域中。荧光材料和香精香料领域中。


技术研发人员：王利民 孙瑞瑞 尹艳 任晓珝 顾欣彦 王一可 杨雪艳 韩建伟
受保护的技术使用者：华东理工大学
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/9/12