5，6-二甲氧基-1，2-茚二酮的合成及其在潜在手印显现中的应用

赵雅彬，罗亚平，韩国强，郭 威

(中国人民公安大学刑事科学技术学院，北京 100038)

茚酮类化合物具有独特的分子活性，广泛应用于天然产物、药物、显色剂和精细化学品合成［1－3］。其中，由于其对手印汗液中氨基酸的特异性识别效果，在法庭科学领域常被作为纸张等非渗透性客体潜在手印的显现试剂。

茚酮类似物作显现试剂具有很长历史。瑞典学者Oden首次提出利用茚三酮(Ⅰ)与汗液手印中的氨基酸发生Ruhemann’s显色反应，达到显现潜在手印的目的［4］。但此方法显现出的手印仅能通过肉眼分辨，反差较小，即使再以金属离子二次增强使其产生荧光，显现效果仍不理想。为此，众多研究小组开展了Ⅰ结构的优化研究，设计并合成了大量Ⅰ的类似物，并成功应用于潜在手印显现中［5］。如 Pounds等［6］通过修饰Ⅰ的分子结构，合成了潜在手印显现剂1，8-diazafluoren-9-one(DFO)。DFO与氨基酸反应的产物可在绿光(500 nm～550 nm)激发下发射强烈荧光，显现灵敏度远高于Ⅰ。但由于DFO合成比较困难，价格昂贵，溶解性差，其推广应用受到了极大限制。Ramotowski等［7］合成了一种新型的潜在手印显现试剂——1，2-茚二酮(Ⅱ)。显现实验表明，Ⅱ与氨基酸的反应产物不但有明显的颜色变化，并且未经金属盐增强处理即可在绿光照射下发射高强度荧光，显现效果远好于 DFO。Almog等［8］研究发现，甲氧基取代的Ⅱ显现效果优于Ⅱ，但因合成路线较为复杂导致总收率较低［9］。Wiesner［10］在处理大量实际案件检材后发现，Ⅱ在非极性溶剂中溶解性较好，不经硝酸锌处理也可得到理想的显现效果，显现灵敏度和分辨率都高于DFO。

虽然Ⅱ性能优良，但其合成路线较为复杂，售价较高，还未能在国内大量应用。本文对Ⅱ类似物的合成路线进行了优化，以3，4-二甲氧基苯丙酸(1)为起始原料，经3步反应合成了5，6-二甲氧基-1，2-茚二酮(4，Scheme 1)，总产率 31%，其结构和性能经1HNMR，MS和FL表征。并通过渗透性客体上的潜在手印显现实验考察了4的应用性能。

Scheme 1

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Varian Mercury Plus-300 MHz型核磁共振仪(CDCl3为溶剂，TMS为内标);Bruker Daltonics A-pexⅡ47e FT-ICR型质谱仪;FLS型荧光光谱仪(氙灯为激发光源，单色器分光);激光物证勘查仪。

1，纯度98%，Alfa Aesar公司;其余所用试剂均为分析纯;乙酸乙酯和石油醚(沸程60℃ ～90℃)，工业品，使用前用无水硫酸钠干燥后重蒸纯化。

1.2 合成

(1)2的合成

氮气保护下，在圆底烧瓶中加入85%磷酸溶液150 g，搅拌下，缓慢加入五氧化二磷200 g，于120℃反应1 h。降温至40℃，加入1 70 g(0.31 mol)，于60℃反应2 h。降温至40℃，加入甲苯150 mL，于30℃滴加水100 mL和25%NaOH溶液200 mL淬灭反应(维持温度＜70℃)。反应液用甲苯(3×200 mL)萃取，合并有机相，依次用5%NaOH溶液(200 mL)，H2O(100 mL)和饱和食盐水(100 mL)洗涤，用无水MgSO4干燥，旋蒸除溶后经硅胶柱层析［洗脱剂:V(石油醚)∶V(乙酸乙酯)=5 ∶1］纯化得黄色固体2 53.2 g，收率87%。

(2)3的合成

在反应瓶中依次加入浓盐酸23 mL和2 45 g(0.23 mol)的甲醇(40 mL)溶液，搅拌使其混合均匀;加入亚硝酸叔丁酯 30.1 mL(1.1 eq.)的甲醇(150 mL)溶液，于40℃反应2.5 h。冷却至室温，过滤，滤饼干燥得黄白色固体3 48.2 g，收率93%。

(3)4的合成

在反应瓶中加入浓盐酸120 mL和3 45 g(0.2 mol)，搅拌使其混合均匀;冰浴冷却下，将混合溶液加入9.2 mL甲醛中，于室温反应过夜。倒入100 mL冰水中，用乙酸乙酯(2×200 mL)萃取，合并有机相，依次用H2O(100 mL)和饱和食盐水(100 mL)洗涤，用无水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;过滤，滤饼干燥得黄色固体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 潜在手印显现测试

在容量瓶中加入4 1 g和混合溶剂［V(乙酸乙酯)∶V(乙酸)∶V(二氯甲烷)=6 ∶1 ∶3］100 mL，混合均匀后用900 mL HFE 7100定容至1 L。将4的溶液与ZnCl2储存液［13］按1∶20的比例配制为工作液A。

用类似的方法配制含Ⅱ的工作液B。

用工作液浸泡检材(一枚遗留30 d的手印)，于室温干燥后移至恒温箱，在相对湿度60%下于100℃加热20 min取出。在激发波长510 nm下处理，560 nm截止滤光片下观察并拍照。

2 结果与讨论

2.1 表征

图1为4和Ⅱ的FL谱图。由图1可见，在510 nm波长激发下，4和Ⅱ的最大发射峰分别位于563 nm和553 nm处，峰值强度分别为646.3和 573.7。

图1 4和Ⅱ的FL谱图Figure 1 FL spectra of 4 andⅡ

图2 4和Ⅱ对遗留30 d手印显现效果的对比Figure 2 Comparison of 4 andⅡon effect of fingermarks left for 30 d

由图1还可见，与Ⅱ相比，4的FL谱图发生了红移，且Δλ值大于Ⅱ，其原因在于4在苯环的5，6-位引入了2个甲氧基，破坏了共平面结构，降低了π电子共轭度。4的Δλ值更大，可避免吸收光谱干扰发射光谱，提高灵敏度与准确性，半峰宽更窄，荧光强度更高，易于观察显现效果。

2.2 潜在手印显现

图2为4和Ⅱ对遗留30 d手印显现效果的对比。由图2可见，4具有更强的荧光效果，手印纹线更加清晰连贯，背景干扰小，反差明显，更有利于显现画报、报纸等复杂背景表面的潜在手印。

3 结论

合成了 5，6-二甲氧基-1，2-茚二酮(4)。在510 nm波长激发下，4的最大发射峰位于563 nm。渗透性客体上的潜在手印显现实验结果表明:4具有较1，2-茚二酮更强的荧光效果。在实际应用中，4可大大提高潜在手印的显现率和显现效果，降低检测成本，为侦查检测技术提供有力支持。

［1］赵田田，张首国，彭涛，等.新方法合成4-氰基-1-茚酮［J］.合成化学，2015，23(4):337 －339.

［2］李顺来，汪阿鹏，王新磊，等.合成3-羟基-2-(4-吡啶基)-1H-茚-1-酮的工艺改进［J］.合成化学，2013，21(3):364－366.

［3］段义杰，刘建利，王翠玲.茚酮类化合物的研究进展［J］.有机化学，2010，30:988 －996.

［4］Oden S，Van H B.Detection of fingerprints by the ninhydrin reaction［J］.Nature，1954，173:449 －450.

［5］Almog J，Hirshfeld A，Klug J T.Reagents for the chemical development of latent fingerprints:Synthesis and properties of some ninhydrin analogues［J］.J Forensic Sci，1982，27:912 －917.

［6］Pounds C A，Grigg R，Mongkolaussavaratana T.The use of 1，8-diazafluoren-9-one(DFO)for the fluorescent detection of latent fingerprints on paper:A preliminary evaluation［J］.J Forensic Sci，1990，35:169 －175.

［7］Ramotowski R，Cantu A A，Joullie M M，et al.1，2-indandione:A preliminary evaluation of a new class of amino acid visualizing compounds［J］.Fingerprint Whorld，1997，23:131 －140.

［8］Almog J，Springer E，Wiesner S，et al.Latent fingerprint visualization by 1，2-indanedione and related compounds:Preliminary results［J］.J Forensic Sci，1999，44:114 －118.

［9］Wiesner S，Springer E，Sasson Y，et al.Chemical development of latent fingerprints:1，2-indanedione has come of age［J］.J Forensic Sci，2001，46:1082 －1084.

［10］Wilkinson D.Spectroscopic study of 1，2-indanedione［J］.Forensic Sci Int，114，2000:123 －132.

［11］Russel S E，John G L，Naccarato S L.Modifications to the 1，2-indanedione/Zinc chloride formula for latent print development［J］.Journal of Forensic Identification，2008，58:182 －192.

［12］Bicknell D E，Ramotowski R S.Use of an optimized 1，2-indanedione process for the development of latent prints［J］.Journal of Forensic Sciences，2008，53:1108－1116.

［13］Spindler X，Shimmon R，Roux C，et al.The effect of zinc chloride，humidity and the substrate on the reaction of 1，2-indanedione-zinc with amino acids in latent fingermark secretions［J］.Forensic Sci Int，2011，212:150－157.