5，6-二甲氧基-1，2-茚二酮的合成及其在潛在手印顯現中的應用

趙雅彬，羅亞平，韓國強，郭 威

(中國人民公安大學刑事科學技術學院，北京 100038)

茚酮類化合物具有獨特的分子活性，廣泛應用于天然產物、藥物、顯色劑和精細化學品合成［1－3］。其中，由于其對手印汗液中氨基酸的特異性識別效果，在法庭科學領域常被作為紙張等非滲透性客體潛在手印的顯現試劑。

茚酮類似物作顯現試劑具有很長歷史。瑞典學者Oden首次提出利用茚三酮(Ⅰ)與汗液手印中的氨基酸發生Ruhemann’s顯色反應，達到顯現潛在手印的目的［4］。但此方法顯現出的手印僅能通過肉眼分辨，反差較小，即使再以金屬離子二次增強使其產生熒光，顯現效果仍不理想。為此，眾多研究小組開展了Ⅰ結構的優化研究，設計并合成了大量Ⅰ的類似物，并成功應用于潛在手印顯現中［5］。如 Pounds等［6］通過修飾Ⅰ的分子結構，合成了潛在手印顯現劑1，8-diazafluoren-9-one(DFO)。DFO與氨基酸反應的產物可在綠光(500 nm～550 nm)激發下發射強烈熒光，顯現靈敏度遠高于Ⅰ。但由于DFO合成比較困難，價格昂貴，溶解性差，其推廣應用受到了極大限制。Ramotowski等［7］合成了一種新型的潛在手印顯現試劑——1，2-茚二酮(Ⅱ)。顯現實驗表明，Ⅱ與氨基酸的反應產物不但有明顯的顏色變化，并且未經金屬鹽增強處理即可在綠光照射下發射高強度熒光，顯現效果遠好于 DFO。Almog等［8］研究發現，甲氧基取代的Ⅱ顯現效果優于Ⅱ，但因合成路線較為復雜導致總收率較低［9］。Wiesner［10］在處理大量實際案件檢材后發現，Ⅱ在非極性溶劑中溶解性較好，不經硝酸鋅處理也可得到理想的顯現效果，顯現靈敏度和分辨率都高于DFO。

雖然Ⅱ性能優良，但其合成路線較為復雜，售價較高，還未能在國內大量應用。本文對Ⅱ類似物的合成路線進行了優化，以3，4-二甲氧基苯丙酸(1)為起始原料，經3步反應合成了5，6-二甲氧基-1，2-茚二酮(4，Scheme 1)，總產率 31%，其結構和性能經1HNMR，MS和FL表征。并通過滲透性客體上的潛在手印顯現實驗考察了4的應用性能。

Scheme 1

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

Varian Mercury Plus-300 MHz型核磁共振儀(CDCl3為溶劑，TMS為內標);Bruker Daltonics A-pexⅡ47e FT-ICR型質譜儀;FLS型熒光光譜儀(氙燈為激發光源，單色器分光);激光物證勘查儀。

1，純度98%，Alfa Aesar公司;其余所用試劑均為分析純;乙酸乙酯和石油醚(沸程60℃ ～90℃)，工業品，使用前用無水硫酸鈉干燥后重蒸純化。

1.2 合成

(1)2的合成

氮氣保護下，在圓底燒瓶中加入85%磷酸溶液150 g，攪拌下，緩慢加入五氧化二磷200 g，于120℃反應1 h。降溫至40℃，加入1 70 g(0.31 mol)，于60℃反應2 h。降溫至40℃，加入甲苯150 mL，于30℃滴加水100 mL和25%NaOH溶液200 mL淬滅反應(維持溫度＜70℃)。反應液用甲苯(3×200 mL)萃取，合并有機相，依次用5%NaOH溶液(200 mL)，H2O(100 mL)和飽和食鹽水(100 mL)洗滌，用無水MgSO4干燥，旋蒸除溶后經硅膠柱層析［洗脫劑:V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=5 ∶1］純化得黃色固體2 53.2 g，收率87%。

(2)3的合成

在反應瓶中依次加入濃鹽酸23 mL和2 45 g(0.23 mol)的甲醇(40 mL)溶液，攪拌使其混合均勻;加入亞硝酸叔丁酯 30.1 mL(1.1 eq.)的甲醇(150 mL)溶液，于40℃反應2.5 h。冷卻至室溫，過濾，濾餅干燥得黃白色固體3 48.2 g，收率93%。

(3)4的合成

在反應瓶中加入濃鹽酸120 mL和3 45 g(0.2 mol)，攪拌使其混合均勻;冰浴冷卻下，將混合溶液加入9.2 mL甲醛中，于室溫反應過夜。倒入100 mL冰水中，用乙酸乙酯(2×200 mL)萃取，合并有機相，依次用H2O(100 mL)和飽和食鹽水(100 mL)洗滌，用無水MgSO4干燥，旋蒸除溶，剩余物加入10%乙酸乙酯的正己烷(200 mL)溶液，析晶;過濾，濾餅干燥得黃色固體4 14.2 g，收率31%;1H NMR δ:7.25(s，1H)，7.19(s，1H)，3.94(s，3H)，3.85(s，3H)，3.50(s，2H);MS m/z:Calcd for C11H10O4206.066 9{［M+H］+}，found 207.066 9。

1.3 潛在手印顯現測試

在容量瓶中加入4 1 g和混合溶劑［V(乙酸乙酯)∶V(乙酸)∶V(二氯甲烷)=6 ∶1 ∶3］100 mL，混合均勻后用900 mL HFE 7100定容至1 L。將4的溶液與ZnCl2儲存液［13］按1∶20的比例配制為工作液A。

用類似的方法配制含Ⅱ的工作液B。

用工作液浸泡檢材(一枚遺留30 d的手印)，于室溫干燥后移至恒溫箱，在相對濕度60%下于100℃加熱20 min取出。在激發波長510 nm下處理，560 nm截止濾光片下觀察并拍照。

2 結果與討論

2.1 表征

圖1為4和Ⅱ的FL譜圖。由圖1可見，在510 nm波長激發下，4和Ⅱ的最大發射峰分別位于563 nm和553 nm處，峰值強度分別為646.3和 573.7。

圖1 4和Ⅱ的FL譜圖Figure 1 FL spectra of 4 andⅡ

圖2 4和Ⅱ對遺留30 d手印顯現效果的對比Figure 2 Comparison of 4 andⅡon effect of fingermarks left for 30 d

由圖1還可見，與Ⅱ相比，4的FL譜圖發生了紅移，且Δλ值大于Ⅱ，其原因在于4在苯環的5，6-位引入了2個甲氧基，破壞了共平面結構，降低了π電子共軛度。4的Δλ值更大，可避免吸收光譜干擾發射光譜，提高靈敏度與準確性，半峰寬更窄，熒光強度更高，易于觀察顯現效果。

2.2 潛在手印顯現

圖2為4和Ⅱ對遺留30 d手印顯現效果的對比。由圖2可見，4具有更強的熒光效果，手印紋線更加清晰連貫，背景干擾小，反差明顯，更有利于顯現畫報、報紙等復雜背景表面的潛在手印。

3 結論

合成了 5，6-二甲氧基-1，2-茚二酮(4)。在510 nm波長激發下，4的最大發射峰位于563 nm。滲透性客體上的潛在手印顯現實驗結果表明:4具有較1，2-茚二酮更強的熒光效果。在實際應用中，4可大大提高潛在手印的顯現率和顯現效果，降低檢測成本，為偵查檢測技術提供有力支持。

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