3-硝基苯基硼酸的制法和用途

简介

3-硝基苯基硼酸（NPBA）作为电动探针可以被用来直接分析糖醇。在电迁移过程中NPBA对中性多元醇的动态络合允许基于在磷酸盐缓冲液中形成阴离子三元硼酸酯络合物的同时对其进行分辨和紫外检测。与传统的硼酸传感器不同，CE中的热力学和电动过程允许提高具有不同邻位多元醇链长度的糖醇立体异构体的拆分选择性，即使在结合亲和力由于其复杂迁移率的差异而相似的情况下也是如此[1]。

合成

图1 3-硝基苯硼酸的合成路线[2]。

在N2下，将一份H2O（9 ml）加入到含有3-硝基苯基三氟硼酸钾（3.0 mmol）和硅胶（180 mg，3.0 mmol）的混合物的50 ml圆底烧瓶中。在室温下搅拌反应混合物，直到11B NMR表明反应完成（～24小时）。过滤反应混合物以除去硅胶。用乙酸乙酯彻底冲洗滤饼。分离水层和有机层。用乙酸乙酯（2 x 15 ml）萃取水层（用盐水洗涤缺电子芳基硼酸）。干燥合并的有机层（MgSO4）。过滤合并的有机层。浓缩合并的有机层。真空干燥合并的有机层过夜得到标题化合物2-氟-4-碘苯胺。合成路线如图1所示。

图2 3-硝基苯硼酸的合成路线[3]。

在冰盐冷冻混合物中加入少量尿素，无色发烟硝酸（50 mL，1.20M）。将混合物冷却至-15°C。在1-2小时内缓慢向混合物中加入苯基硼酸（9.02 g），以使温度不超过-9°C。将混合物再搅拌15-30分钟。把混合物倒在冰上。沉淀产品。真空过滤沉淀的硝基苯基硼酸。加入脱色炭，从少量水中重新结晶产品。进行热真空过滤以丢弃木炭。首先用水洗涤产品，然后用甲醇洗涤。在冰浴中冷却原始滤液。用12N NaOH溶液将产品中和至橙色/红色溶液。用硝酸酸化产品。用乙醚萃取溶液。用水清洗溶液。在室温下浓缩混合物。将这两个分数组合起来。通过柱色谱（洗脱液C6H12:CH2Cl280:20）得到纯化产物2-氟-4-碘苯胺。合成路线如图2所示。

图3 3-硝基苯硼酸的合成路线。

向配备有温度探头、磁力搅拌器和隔膜的50 mL圆底烧瓶中加入甲苯（16 mL）和THF（4 mL）。将烧瓶置于氮气环境中。向烧瓶中加入硼酸三异丙酯（12 mmol）和卤化芳基（10 mmol）。使用干冰/丙酮浴将混合物冷却至-70°C。在1小时内通过注射泵向反应混合物中滴加正丁基锂（2.5M己烷溶液，4.8mL，12mmol）。将混合物再搅拌0.5小时，同时将温度保持在-70°C。取下丙酮/干冰浴。使反应混合物升温至-20°C。向反应混合物中加入2N HCl溶液（10mL）。当混合物达到室温时，将混合物转移到100 mL分液漏斗中。分离图层。通过HPLC测定有机层和水层。使用5 N NaOH溶液将水层中和至pH~7。用THF（x3）萃取水层。真空蒸发合并的THF提取物。从乙腈中重新结晶固体得到标题化合物2-氟-4-碘苯胺。合成路线如图3所示。

作用

在环境条件下，使用3-硝基苯基硼酸作为有效催化剂，通过芳香醛、环己酮和盐酸羟胺的一锅三组分缩合，实现了二环烯基吡啶的有效合成。此外，将交联聚合物纳米颗粒添加到3-硝基苯基硼酸-茜素复合物溶液中可显著增强荧光发射。使用纳米颗粒增强的硼酸-茜素体系大大提高了灵敏度，并扩展了无分离荧光测定的动态范围。3-硝基苯基硼酸还可以作为DNA识别的标记物。卤化2'-脱氧核苷5'-三磷酸盐与3-氨基苯基和3-硝基苯基硼酸的单步水相Suzuki Miyaura交叉偶联反应合成修饰核苷三磷酸盐（dNTPs）。然后在引物延伸实验（PEX）中将这些dNTPs酶促结合到DNA中。使用方波伏安法对带有3-氨基苯基和3-硝基苯基标签的单链修饰寡核苷酸（ONs）进行电化学检测，证明了其在DNA标记中的优异应用[4-5]。

参考文献

[1] F. Fei, P. Britz-McKibbin, Direct analysis of polyols using 3-nitrophenylboronic acid in capillary electrophoresis: thermodynamic and electrokinetic principles of molecular recognition, ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY 398(3) (2010) 1349-1356.

[2] Li, Wenjie; et al. An Improved Protocol for the Preparation of 3-Pyridyl- and Some Arylboronic Acids. Journal of Organic Chemistry (2002), 67(15), 5394-5397

[3] Lloyd, David G.; et al. Benzoxepin-Derived Estrogen Receptor Modulators: A Novel Molecular Scaffold for the Estrogen Receptor. Journal of Medicinal Chemistry (2004), 47(23), 5612-5615.

[4] Q. Li, T. Kamra, L. Ye, Nanoparticle-enhanced fluorescence emission for non-separation assays of carbohydrates using a boronic acid-alizarin complex, CHEMICAL COMMUNICATIONS 52(18) (2016) 3701-3704.

[5] H. Cahova, L. Havran, P. Brazdilova, H. Pivonkova, M. Fojta, M. Hocek, Aminophenyl- and nitrophenyl-labeled DNA. Synthesis by polymerase incorporation of nucleoside triphosphates and electrochemical properties, CHEMISTRY OF NUCLEIC ACID COMPONENTS, 2008, pp. 178-181.