CN101830901A - 一种亚硒酸盐离子型化合物及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种亚硒酸盐离子型化合物，其分子式为C20H16N4O3Se。其制备步骤包括：用邻菲咯啉二酮和对甲基苯甲醛制备2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉；将2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉溶于二氧六环中，在50-65℃缓慢加入到溶有二氧化硒的二氧六环溶液，80℃搅拌至少半小时，冷却后过滤，真空干燥得到产品。本发明化合物能够特异性地识别锌离子，可以应用于生物体内锌离子的检测以及细胞中锌离子的荧光标记。
Description
技术领域
本发明涉及亚硒酸盐离子型化合物及其制备方法和应用。
背景技术
锌是一种重要的人体必需的微量元素，广泛分布于人体的细胞和体液中，在人体中的含量仅次于铁而排在第二位，参与很多生物学过程。例如DNA合成、基因表达、微管的多聚化、基体免疫、酶催化等诸多方面，其重要性得到了广泛的认同。因此Zn2+的检测，尤其是活体细胞和组织中锌的测定与荧光显微成像成为近年来生物化学家非常关注的领域。不同于其它过渡金属离子(如Fe3+、Mn2+、Cu2+)，由于最外层电子分布为3d104s0Zn2+不显现任何波谱或磁信号。因此常用的紫外光谱、圆二色谱、核磁共振、电子顺磁共振和穆斯保尔光谱仪等均不适用于Zn2+的测定。目前Zn检测方法主要为原子吸收光谱法、分光光度法、离子色谱法等，其中精度最高的是原子吸收光谱法。但是，原子吸收光谱法成本太高，这也是人体微量锌检测无法普及的重要原因之一。荧光技术由于具有仪器操作简单、灵敏度高等优点，在分析化学和生物医学领域得到了广泛的应用。是目前公认的一种非常有前景的高效、便捷的检测方法。光纤荧光传感技术是其中最有潜力的一种实用化技术。
近几年来，人们开始关注设计合成对锌离子具有特异性响应的光化学传感器，并合成了几类有机荧光探针，主要有基于染料类的荧光探针，具有代表性的有：TSQ，ZinquinA，QQB，Danquin和TAEAIR-780等，这些探针都是用紫外光激发，紫外激发容易对生命细胞产生伤害，也会产生Zn动力学活动的假象，这在一定程度上也限制了其在生物体Zn检测上的应用；第二类是基于助染剂类荧光探针，助染剂类荧光探针以吡啶衍生物为主，比如：Zinpyr-1，ZnAF-1，ZnAF-2，Zinbo-5，[Co(bpy)2ODHIP]3+，DPA-Cy等，这些探针的激发波长虽然在可见或近红外区，可以避免激发光对细胞的伤害，但是水溶性很差，需用有机溶剂溶解。因此开发出一种在可见区激发而且水溶性的锌离子荧光探针具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种亚硒酸盐离子型化合物及其制备方法，该化合物可用于生物体内锌离子的检测，也可用于细胞内锌离子的荧光标记。
本发明提供的一种亚硒酸盐离子型化合物，其结构式如下：
本发明化合物的制备方法，包括以下步骤：
1)、将邻菲咯啉二酮、醋酸钠按照物质的量比1∶15-30溶解于冰醋酸中，加热到40-60℃时加入1-1.5倍于邻菲咯啉二酮的对甲基苯甲醛，回流搅拌2-4小时，用2-4倍于冰醋酸的水稀释，用浓氨水中和至中性，抽滤，真空干燥后得到黄色固体2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉；
2)、将1体积的溶有2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉的二氧六环悬浮液，在50-65℃缓慢加入到1/10-1体积的至少溶有0.1mM二氧化硒的二氧六环溶液中，2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉与二氧化硒的物质的量比为1∶3～3.5，80℃搅拌至少半小时，抽滤，真空干燥得到产品。
本发明作为选择性检测生物体内锌离子的荧光探针有如下优点：首先化合物是全水溶性的，可以避免如DMSO、乙腈、甲醇等有机溶剂对细胞的损伤；第二，其本身在水溶液中没有荧光，但是与锌离子作用后，发出很强的绿色荧光，生物体内其他金属离子、阴离子以及氨基酸对锌离子检测均没有影响。因此本发明可以作为选择性检测生物体内锌离子的荧光探针，也可用于荧光标记细胞内锌离子，为临床医学中相关疾病的诊断提供帮助。
附图说明：
图1本发明亚硒酸盐离子型化合物的晶体结构图
图2本发明化合物对金属离子的选择性识别测试
图3本发明化合物对氨基酸的选择性识别测试
图4本发明化合物对阴离子的选择性识别测试
图5锌离子对本发明化合物荧光滴定
图6本发明化合物对细胞内锌离子的荧光成像：(a)PBS缓冲液中细胞的自发荧光成像；(b)与化合物C1共孵育10分钟后细胞的荧光成像；(c)细胞的明场照片；(d)b图和c图重叠的照片，可以找出细胞内锌离子的分布。
具体实施方式
实施例1亚硒酸盐离子型化合物的制备和表征
步骤一：称取邻菲咯啉二酮(0.525g)、乙酸铵(3.88g)溶于10ml冰醋酸中，加热到50℃时加入0.775g对甲基苯甲醛，130℃反应2小时。冷却后加入25ml水，用浓氨水中和至中性，有大量黄色沉淀析出，抽滤，用冰水洗涤。所得沉淀在乙醇中重结晶，得到2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉；
步骤二：称取0.0928g 2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉溶于16ml二氧六环中，60℃下缓慢加入到4ml含有0.11g二氧化硒的二氧六环溶液，80℃搅拌2小时，抽滤得到目标化合物C1。化合物C1熔点：251-254℃。
化合物表征：.1H NMR(300MHz，DMSO-d6)，δ(ppm)：2.42(s，3H)，7.36(d，2H，J＝8.1Hz)，7.78(d，2H，J＝4.2Hz)，8.12(d，2H，J＝8.1Hz)，8.86(dd，2H，J＝1.8Hz，J＝8.1Hz)，8.97(d，2H，J＝4.2Hz).ESI mass spectrometry：m/z：440.08.
X-衍射晶体结构数据：C20H20N4O5Se，M＝475.36，
α＝90.00°，β＝92.890(10)°，γ＝90.00°，T＝298(2)K，space group，Z＝4，10891 reflectionsmeasured，3462independent reflections(Rint＝0.0460).The final R1 values were 0.0489(I＞2σ(I)).The finalwR(F2)values were 0.1100(I＞2σ(I).The final R1 values were 0.0895(all data).The final wR(F2)values were0.1305(all data).X-衍射晶体结构图见图1。
实施例2本发明化合物对锌离子的检测
一、溶液配制：
(1)化合物溶液的配制
用三蒸水分别配制化合物C1溶液2mM备用。
(2)金属离子溶液配制
用三蒸水分别配制40mM的下列离子储备液：
NaCl，KCl，MgCl2·6H2O，CaCl2，CrCl3·6H2O，MnCl2·4H2O，FeCl3·6H2O，Co(NO3)2·6H2O，NiCl2·6H2O，CuCl2·2H2O，ZnCl2，SnCl4·5H2O，Al(NO3)2·9H2O，BaCl2.
(3)氨基酸溶液的配制：
用三蒸水分别配制2mM下列氨基酸储备液：
甘氨酸(G)，丙氨酸(A)，精氨酸(R)，天冬酰胺(N)，天冬氨酸(D)，半胱氨酸(C)，谷氨酰胺(Q)，谷氨酸(E)，组氨酸(H)，异亮氨酸(I)，赖氨酸(K)，蛋氨酸(M)，苯丙氨酸(F)，脯氨酸(P)，丝氨酸(S)，苏氨酸(T)，色氨酸(W)，酪氨酸(Y)，缬氨酸((V).
(4)阴离子溶液的配制：
用三蒸水分别配制25mM下列阴离子储备液：Na3PO4，Na2CO3，NaOAC，KBr，K2C2O4·H2O，Na2S，NaCl，NaF，KNO3，KSCN。
二、化合物对生物体内可能存在的金属离子、氨基酸以及阴离子的选择性检测测试：
荧光池中加入2ml Tris-HCl(pH＝5.0)缓冲液，再向其中加入20ul C1储备液，以及40倍过量的金属离子或氨基酸或阴离子。摇匀静置5分钟后测试荧光光谱。激发波长为295nm，收集400nm到570nm的荧光信号。测试结果见图2-5。
实施例3、化合物用于荧光标记细胞内的锌离子
将人类鼻咽表皮癌细胞株(KB细胞)在含有10％胎牛血清的RPMI1640培养基中37℃培养24小时。
应用Olympus FV1000激光共聚焦荧光成像系统，60x油浸物镜进行荧光成像。化合物C1与细胞共孵育10分钟后，用PBS缓冲液洗涤三次，在激光共聚焦荧光成像仪上用405nm的激光激发，收集450～550nm的荧光信号。结果见图6。
Claims (4)
1.一种亚硒酸盐离子型化合物，其特征在于，分子式为C20H16N4O3Se，结构式如下：
2.如权利要求1所述的亚硒酸盐离子型化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)、将邻菲咯啉二酮、醋酸钠按照物质的量比1∶15-30溶解于冰醋酸中，加热到40-60℃时加入1-1.5倍于邻菲咯啉二酮的对甲基苯甲醛，回流搅拌2-4小时，用2-4倍于冰醋酸的水稀释，用浓氨水中和至中性，抽滤，真空干燥后得到黄色固体2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉；
2)、将1体积的溶有2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉的二氧六环悬浮液，50-65℃缓慢加入到1/10-1体积的至少溶有0.1mM二氧化硒的二氧六环溶液中，2-(4-甲苯基)咪唑[4，5-f][1，10]菲咯啉与二氧化硒的物质的量比为1∶3～3.5，80℃搅拌至少半小时，抽滤，真空干燥得到产品。
3.如权利要求1所述的的亚硒酸盐离子型化合物在生物体内锌离子检测中的应用。
4.如权利要求1所述的的亚硒酸盐离子型化合物在细胞内锌离子荧光标记中的应用。
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Citations (2)
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