CN101250164B

CN101250164B - 一种水溶性均三嗪衍生物及其制备方法与应用

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Publication number: CN101250164B
Application number: CN2006101652811A
Authority: CN
Inventors: 陈义; 郭振朋; 齐莉
Original assignee: Institute of Chemistry CAS
Current assignee: Institute of Chemistry CAS
Priority date: 2007-02-25
Filing date: 2007-02-25
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2027-02-25
Also published as: CN101250164A

Abstract

本发明公开了一种水溶性均三嗪衍生物及其制备方法与应用。本发明所提供的水溶性均三嗪衍生物，结构如式I，其中，X为具有紫外吸收、荧光生色或化学发光活性的生色基团，Y带有水溶性基团，Z带有反应活性基团。本发明涉及的水溶性均三嗪衍生物由于不同活性基团的引入，可以用于多种化合物的标记和分析。同时，由于大量水中离解基团的引入，适用于以水为介质的标记和分析，尤其是用于蛋白质、糖、糖缀合物等生命相关物质的标记和分析。

Description

一种水溶性均三嗪衍生物及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种水溶性均三嗪衍生物及其制备方法与应用。

背景技术

卤代均三嗪是非常重要的合成中间体，广泛用于农药、染料、荧光增白剂等的合成制备。在分析化学中，卤代均三嗪常作为桥联剂用于合成制备光学标记探针、光敏传感器、色谱固定相和吸附剂等。在制备过程中大都保留一个或者两个卤素原子作为标记或固定用的活性原子，这在一定程度上限制了它们的应用范围。也有研究者用不同的基团取代三个卤素原子，例如，Kempter等令三聚氰氯依次与1-甲氧基萘胺、二甲胺反应，再将第三个氯转化为肼基，制得了对羰基化合物可进行HPLC柱前衍生的荧光试剂。但是，用做标记试剂的卤代均三嗪衍生物一般没有水溶性基团，衍生反应要在有机相中进行使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种含有大量水溶性基团的三取代均三嗪衍生物及其制备方法。

本发明所提供的水溶性均三嗪衍生物，结构如式I，

(式I)

其中，X为具有紫外吸收、荧光生色或化学发光活性的生色基团，Y带有水溶性基团，Z带有反应活性基团。

X、Y也可以同时具有苯环、萘环、芘环或苯酰肼、萘酰肼等生色团和磺酸基、甲酸基、磷酸基等水溶性基团。本发明优选X、Y同时具有生色团和水溶性基团。

在本发明中，X选自具有紫外吸收的取代或未取代的苯胺基、苯酚基，具有荧光生色的取代或未取代的萘胺基、萘酚基以及氨基芘基，具有化学发光且带有氨基的苯二酰肼基、萘酰肼基。优选的，X为磺酸基、甲酸基、磷酸基或它们的碱金属盐取代的苯胺、苯酚、萘胺、萘酚或氨基芘。例如，苯胺单磺酸(邻氨基苯磺酸、间氨基苯磺酸、对氨基苯磺酸)、苯胺二磺酸(1-氨基-2，4-苯二磺酸、1-氨基-2，5-苯二磺酸、2-氨基-3-氯-1，5-苯二磺酸、2-氨基-1，5-苯二磺酸)、苯胺单甲酸(3-氨基苯甲酸)、萘单磺酸(1-萘胺-4(5)(6)(7)(8)-磺酸、2-萘胺-1(5)(6)磺酸)、萘胺二磺酸(2-萘胺-4，8-二磺酸、2-萘胺-5，7-二磺酸，2-萘胺-6，8-二磺酸)、萘胺三磺酸(1-萘胺-1，3，6-三磺酸、2-萘胺-1，5，7-三磺酸、2-萘胺-4，6，8-三磺酸)、萘酚单磺酸(1-萘酚-4(5)-磺酸、2-萘酚-1(6)-磺酸、2-萘酚-8-磺酸)、萘酚二磺酸(2-萘酚-6，8-二磺酸)、萘胺单甲酸(1-氨基-3-萘甲酸、3-氨基-2-萘甲酸)、萘酚单甲酸(1(3)-羟基-2-萘甲酸)、磺酸基取代的氨基芘(8-氨基-芘-1，3，6-三磺酸)、磺酸基取代的氨基萘酚(1-氨基-2(8)-萘酚-4-磺酸、1-氨基-8-萘酚-2，4-二磺酸、1-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸、2-氨基-5-萘酚-7-磺酸、2-氨基-8-萘酚-6-磺酸、2-氨基-8-萘酚-3，6-二磺酸)、苯胺单磷酸(邻氨基苯磷酸、对氨基苯磷酸、间氨基苯磷酸)、4-氨基萘磷酸、苯酚单磷酸(邻磷酸基苯酚、对磷酸基苯酚、间磷酸基苯酚)、8-磷酸基萘酚。

Y选自磺酸基、羧酸基、磷酸基(或它们的碱金属盐)取代的芳香胺、酚或脂肪胺。芳香胺、酚选自上述磺酸基、甲酸基、磷酸基(或它们的碱金属盐)取代的苯胺、苯酚、萘胺、萘酚、氨基萘酚或氨基芘，以及磷酸腺苷、二磷酸腺苷、三磷酸腺苷等；脂肪胺选自氨基磺酸、氨基甲酸、氨基磷酸、氨基酸以及如结构式(i)和(ii)所示的带有多羧酸基的树枝状氨基化合物。

在本发明中，X、Y同时或者其中-个是磺酸基、甲酸基、磷酸基(或它们的碱金属盐)取代芳环的偶氮化合物，其结构如结构式(IV)(V)(VI)(VII)(VIII)所示；适合的重氮化组分为结构式(iii)(iv)(v)(vi)(vii)所示的氨基苯磺酸、氨基苯磷酸和氨基萘磺酸(或它们碱金属盐)；适合的偶联组分为结构式(viii)所示磺酸基取代的氨基萘酚。

上述结构式中M是氢或碱金属离子。

在本发明中，X、Y还可以是具有结构式(III)所示的均三嗪衍生物，

其中，O、P为磺酸基、甲酸基、磷酸基或它们的碱金属盐取代的苯胺、苯酚、萘胺、萘酚或氨基芘，或者，是磺酸基、甲酸基、磷酸基(或它们的碱金属盐)取代芳环的偶氮化合物，其结构如结构式(IV)(V)(VI)(VII)(VIII)所示；Q为脂肪族或者芳香族二氨基化合物，优选自H₂N(CH₂)_aNH₂(a＝2～4)、苯二胺(对氨基苯二胺、间氨基苯二胺)、磺酸基或其碱金属盐取代的苯二胺(2，4-二氨基苯-1-磺酸、2，5-二氨基苯-1-磺酸、3，5-二氨基苯磺酸)、磺酸基或其碱金属盐取代的萘二胺(2-氨基-5-氨基萘-1-磺酸、2，6-二氨基萘-4，8-二磺酸)、甲酸基或其碱金属盐取代的苯二胺(2，5-二氨基苯甲酸、3，5-二氨基苯甲酸)。

在本发明中，Z含有用于标记被分析物的活性基团，选自下述的三类化合物：第一类是二氨基化合物：肼以及脂肪族或者芳香族二氨基化合物；第二类是二氨基化合物与二醛基化合物的单缩合产物，其结构可以表示为：NH₂-E-NH-CH₂-F-CHO，E和F分别表示二氨基和二醛基化合物除去氨基和醛基的中间部分，二醛基化合物可以是脂肪族二醛或芳香族二醛，优选自OHC(CH₂)_bCHO(b＝2～6)和苯二甲醛；第三类是二氨基化合物取代卤代均三嗪一个卤素原子的产物，卤代均三嗪优选氯代均三嗪和氟代均三嗪。

水溶性均三嗪衍生物的制备方法，在水溶液条件下，先在0～5℃下取代卤代均三嗪的第一个卤素原子，在不超过60℃温度下取代第二个卤素原子，在75℃以上取代第三个卤素原子，得到所述水溶性均三嗪衍生物。

本发明涉及的氨基或羟基取代卤代均三嗪卤素原子的反应一般在水溶液中进行，取代卤代均三嗪的第一个卤素原子的反应在0～5℃下进行，取代第二个卤素原子的反应温度不超过60℃，第三个卤素原子的取代反应在75℃以上进行。

芳胺的重氮化在pH约为2-5的酸性介质中，亚硝酸化试剂的存在下，-10℃至10℃之间进行。偶合反应在pH＝6、温度低于15℃下进行。对于偶氮化合物，优选的合成顺序是先将磺酸基取代的氨基萘酚与卤代均三嗪连接，然后与重氮化溶液进行偶合。

Z选择第二类或第三类化合物时，制备过程中，二氨基化合物先取代卤代均三嗪的第三个卤素原子，然后与二醛基化合物、卤代均三嗪缩合。氨基与醛基的反应是在氰基硼氢化钠的存在下发生的还原胺化反应。

本发明涉及的水溶性均三嗪衍生物由于不同活性基团的引入，可以用于多种化合物的标记和分析。同时，由于大量水中离解基团的引入，适用于以水为介质的标记和分析，尤其是用于蛋白质、糖、糖缀合物等生命相关物质的标记和分析。

本发明涉及的水溶性均三嗪衍生物可以用作色谱、电泳等分离方法的检测试剂；同时，将该水溶性均三嗪衍生物衍生被分析物后，由于相关基团的引入，可以提高和改善分离效果，特别是对于受样品电荷影响较大的分离方法如电泳、离子交换色谱等，多个离解基团的引入使其对大分子的分离能力得到大幅度提高、可以实现对聚合物的尺寸分离。

附图说明

图1为均三嗪衍生物(5)衍生葡萄糖、麦芽糖、麦芽六糖后的毛细管电泳谱图；

图2为水溶性氯代均三嗪衍生物(5)衍生葡聚糖(dextrin)的电泳谱图。

具体实施方式

实施例1、水溶性卤代均三嗪衍生物(5)的制备

反应过程用以下反应流程表示：

将2，5-二磺酸基苯胺单钠盐(16.5g)溶于100mL NaOH(2.4g)溶液中，再加入40g碎冰。在剧烈搅拌的条件下加入氰尿酰氯(5.5g)的热丙酮(10mL)溶液，冰水浴中反应1h，温度升至50℃，继续反应12h，反应过程中加入20％的NaOH溶液使反应溶液保持近中性。反应结束后加入NaCl析出产物2-氯-4，6-二-(2，5-二磺酸基苯胺)-1，3，5-三嗪(3)，过滤，用25％NaCl溶液洗滤饼3次，干燥。

将2-氯-4，6-二-(2，5-二磺酸基苯胺)-1，3，5-三嗪(3)(14.1g)的水溶液(100mL)加入到苯二胺盐酸盐(5.43g)的水(30mL)溶液中，75℃水浴1h，反应过程中加入20％的NaOH溶液使反应溶液保持近中性。加NaCl盐析，过滤，干燥。将得到的粗产物溶解于1M的NaOH中，用乙醚萃取过量的苯二胺。向水相中加入1M盐酸调pH＝7后加入无水乙醇至沉淀，过滤，将滤饼溶于少量N，N-二甲基甲酰胺中，过滤除去无机盐，再向滤液中加入无水乙醇至沉淀，过滤，干燥，得到(5)。

实施例2、水溶性氯三嗪衍生物(11)的制备

反应过程用下面的反应流程表示：

将2-氨基-5-羟基-1，7-萘二磺酸(16.0g)溶于100mL NaOH(4g)溶液中，加入100g碎冰。在冰水浴中，剧烈搅拌的条件下慢慢加入氰尿酰氯(4.58g)的热丙酮(10mL)溶液，加入过程中用20％的NaOH溶液调pH＝3，在此pH下反应1h后温度升至55℃，继续反应5h，反应过程中加入20％的NaOH溶液使反应溶液的pH值约为5。反应结束后加入NaCl析出产物，过滤，用25％NaCl溶液洗滤饼，干燥。

搅拌下将亚硝酸钠(2.07g)和苯胺-2，5-二磺酸钠(7g)的混合溶液40ml逐滴加入冰冷的15％的盐酸溶液30ml中。控制温度在0～5℃，一小时后，加入氨基磺酸除去过量的亚硝酸。将上述重氮盐溶液加入到(7)(7.48g)的水溶液中，控制温度低于5℃，同时pH维持在6，毛细管电泳监测反应完全后盐析，过滤，用25％NaCl溶液洗滤饼，干燥。

向(9)(11g)的水溶液(40ml)中加入水合肼(0.486ml)，80℃反应2h，盐析，洗涤，过滤，干燥。将粗产品溶于少量N，N-二甲基甲酰胺中，过滤除去无机盐，再向滤液中加入无水乙醇至沉淀，过滤，干燥，得到产物(11)。

实施例3、水溶性氯代均三嗪衍生物(15)的制备

反应过程用以下反应流程表示

2-氯-4，6-二-(2，5-二磺酸基苯胺)-1，3，5-三嗪(3)的合成如实施例I。

将2-氯-4，6-二-(2，5-二磺酸基苯胺)-1，3，5-三嗪(3)(14.1g)的水溶液(60mL)加入到乙二胺盐酸盐的(0.03mol)水(30mL)溶液中，85℃水浴5h，反应过程中加入20％的NaOH溶液使反应溶液保持近中性。加NaCl析出产物(13)，过滤，洗涤，干燥。

冰水浴中，在剧烈搅拌的条件下加氰尿酰氯(1.83g)的热丙酮(5mL)溶液于冰冷的(13)(7.5g)水溶液中，冰浴中反应，用20％的NaOH调节pH值等于4，2h后温度升至55℃，反应过程中加入20％的NaOH溶液使反应溶液保持近中性。毛细管电泳监测反应完成后，加入苯二胺盐酸盐(1.63g)溶液，温度升至75℃，2h。反应过程中加入20％的NaOH溶液使反应溶液保持近中性。反应完成后加入无水乙醇至沉淀，过滤，干燥。将得到的粗产物溶解于1M的NaOH中，用乙醚萃取过量的苯二胺。向水相中加入1M盐酸调pH＝7后加入无水乙醇至沉淀，过滤，将滤饼溶于少量N，N-二甲基甲酰胺中，过滤除去无机盐，再向滤液中加入无水乙醇至沉淀，过滤，干燥，得到(15)。

实施例4、水溶性氯代均三嗪衍生物(5)作为标记试剂对寡糖的衍生以及毛细管电泳分离-检测

将5μL均三嗪衍生物(5)(100mM)的醋酸溶液(15％，v/v)与5μL寡糖溶液(由等物质量的葡萄糖、麦芽糖和麦芽六糖组成)混合，再加入10μL氰基硼氢化钠的水溶液(0.5M)，密封，80℃反应2h，用水稀释10倍后做毛细管电泳分离、检测。

图1是均三嗪衍生物(5)衍生葡萄糖、麦芽糖、麦芽六糖后的毛细管电泳谱图(图中c、d、e、f分别是衍生葡萄糖、麦芽糖、麦芽六糖以及衍生试剂的电泳峰，UV检测)，结果表明，采用水溶性氯代均三嗪衍生物(5)对寡糖衍生处理后，可以快速、高效分离衍生的单糖和寡糖。

实施例5、水溶性氯代均三嗪衍生物(5)作为分离-检测试剂用于聚合物的尺寸分离和紫外检测

以衍生和分离-检测葡聚糖(dextrin)为例。将5μL衍生剂——水溶性氯代均三嗪衍生物(5)(100mM)的醋酸溶液(15％，v/v)与5μL葡聚糖溶液混合，再加入10μL氰基硼氢化钠的水溶液(0.5M)，密封，80℃反应3h，用水稀释5倍后做毛细管电泳分离、检测。

图2是水溶性氯代均三嗪衍生物(5)衍生葡聚糖(dextrin)的电泳谱图(图中所标数字表示糖单元数，毛细管电泳分离，UV检测)。毛细管电泳分离时使用酸性的磷酸-tris缓冲溶液可以实现快速、高效的对葡聚糖(dextrin)尺寸分离。

Claims

1.如下结构的水溶性均三嗪衍生物：

2.权利要求1所述水溶性均三嗪衍生物的制备方法，在水溶液条件下，先在0～5℃下取代卤代均三嗪的第一个卤素原子，在不超过60℃温度下取代第二个卤素原子，在75℃以上取代第三个卤素原子，得到所述水溶性均三嗪衍生物。

3.权利要求1所述水溶性均三嗪衍生物用作分析化学的光学标记试剂、检测试剂和分离-检测试剂的应用。