CN102863450A - 一种用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物，其结构式如附图所示，该化合物命名为：双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺。本发明化合物是由两分子的5-对羧基苯基-10,15,20-三苯基卟啉与邻苯二胺脱去两分子水后得到；由具有优异光电性能的羧基卟啉和邻苯二胺进行缩合反应，形成具有特定空腔尺寸的分子钳化合物；可进一步开发为可视化呼吸检测肺癌患者敏感材料。采用本发明新型化合物对病症进行呼吸诊断，解决了肺癌常规诊断方法复杂费时、价格昂贵，而且还会对病人造成损伤的问题。

Description

一种用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物

技术领域

本发明涉及一种特异检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物。

 

背景技术

肺癌是指肺的恶性上皮性肿瘤，它起源于支气管上皮、支气管粘液腺、细支气管上皮及肺泡上皮等，称支气管肺癌，简称肺癌。目前肺癌的发病率和死亡率已经排在各种恶性肿瘤的第一位。我国肺癌的发病率和死亡率一直呈上升趋势，每年有大约60万人死于肺癌。临床上，肺癌的常见诊断方法有以下几种：X射线检查，电子计算机断层扫描，磁共振断层扫描，痰脱落细胞检查，纤维支气管镜检查，经皮肺穿刺活检。以上肺癌常规诊断方法复杂费时价格昂贵，而且还会对病人造成损伤，因此不利于大规模普查，从而耽误最佳治疗时间。如果在肺癌早期得到诊断治疗，肺癌患者五年后生存率可以上升到48%，因此研究出一种方便、快捷、无损的辅助诊断方法诊断肺癌有很大的实用和社会意义。

肿瘤的生长过程中常常伴随着基因或者蛋白质的变化，这种变化会导致细胞膜的氧化，肿瘤细胞进而释放出挥发性有机化合物VOCs。细胞的代谢产物通过其生存的微环境进入循环系统，绝大部分通过肺的气体交换作用从呼吸中排出体外，通过检测人呼吸气体中挥发性、半挥发性有机物的成分和含量，可以实现对病症进行诊断，即呼吸诊断。Michael Phillips确定了肺癌患者有22种VOCs挥发性有机气体，其中就至少包含己醛。而目前呼吸诊断检测己醛的方法为固相微萃取辅助的气质连用技术，由于存在费用昂贵，检测过程繁琐费时，因而要应用于临床快速检测存在很大困难。

因此，设计针对己醛特异性检测的化合物，对实现呼吸诊断肺癌患者具有重大的实践意义。

 

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种特异检测己醛气体的新型化合物，用于呼吸诊断肺癌的检测，解决肺癌常规诊断方法复杂、费时、价格昂贵的问题。

实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物，其特征在于，所述化合物的结构式如下： 

　　　　　　　；

该化合物命名为：双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺。

进一步，所述用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物的制备方法，包括如下步骤：

第一步，合成单羧基卟啉：将200毫升丙酸加入到250毫升三口瓶中，加热沸腾；然后，加入2.7g对羧基苯甲醛和5.5毫升苯甲醛，搅拌溶解；再滴加5毫升新蒸吡咯的丙酸溶液，继续搅拌回流1小时，减压蒸出150毫升丙酸；

尔后，加入100毫升甲醇，冰箱中冷却12h；取出抽滤，得紫色固体；再用硅胶过柱，三氯甲烷做洗脱剂，收集第二色带，得单羧基卟啉；

第二步，取30mL氯仿，加入2g CaH₂，搅拌回流24小时，蒸出溶剂备用；

然后，取50mg步骤一获得的单羧基卟啉于三颈烧瓶中，再加入 20mL干燥的氯仿充分混合后，充氮气保护，再在冰浴下加入30mgEDC.HCl，搅拌45min；然后，加入4mg邻苯二胺，室温下反应6h；

第三步，待第二步反应结束后，往反应体系中加入蒸馏水和饱和食盐水进行洗涤，先使用蒸馏水洗涤三次，每次往反应体系中加入30ml蒸馏水，再向反应体系中加入30mL饱和食盐水洗涤一次，充分洗涤后，用无水MgSO₄干燥有机层；然后，旋干溶剂，用硅胶装柱，再使用DCM洗脱，收集自上而下的第二带紫色产物，得到双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺。 

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明公开的化合物是由两分子的5-对羧基苯基-10,15,20-三苯基卟啉与邻苯二胺脱去两分子水后得到；由具有优异光电性能的羧基卟啉和邻苯二胺进行缩合反应，具有特定空腔尺寸的分子钳化合物；运用紫外可见光谱、红外光谱对新型化合物结构进行表征表明该化合物具有卟啉特有的Soret和Q带，以及酰胺键官能团。可进一步开发为可视化呼吸检测肺癌患者敏感材料。

采用本发明新型化合物对病症进行呼吸诊断，解决了肺癌常规诊断方法复杂费时、价格昂贵，而且还会对病人造成损伤的问题，该化合物用于检测患者呼出气体中是否含有己醛，从而可以判断患者是否罹患肺癌，具有检测速度快、价格低廉等优点，同时，对人体没有损伤，适合大规模普查。

 

附图说明

图1-化合物双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺的结构图。

图2为化合物双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺在二氯甲烷中的紫外可见光谱图。

图3 为化合物双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺的红外光谱图。

图4-可视传感阵列对己醛气体的响应结果可视差图。

 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明新型化合物作进一步详细说明。

一、一种用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物，其结构式为： 

　　　　　　　；

该化合物命名为：双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺。

进一步，所述用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物的制备方法，包括如下步骤：

第一步，合成单羧基卟啉：

1）将200mL丙酸加入到250mL三口瓶中，加热至沸腾；

2)向经过步骤1）处理的丙酸中加入2.7g对羧基苯甲醛和5.5mL苯甲醛，搅拌使对羧基苯甲醛充分溶解；

3）向经过步骤2）处理的混合溶液中滴加5mL新蒸吡咯的丙酸溶液，搅拌回流1小时；

4）将经过步骤3)处理得到的混合溶液减压蒸出150mL丙酸；

5）向经过步骤4）处理得到的混合溶液中加入100mL甲醇，并置于2-3℃环境中冷却12h，然后抽滤，得紫色固体；

6）将步骤5）得到的紫色固体用硅胶过柱，用三氯甲烷进行洗脱，收集自上而下的第二色带，得单羧基卟啉；

第二步，先取30mL氯仿，然后加入2gCaH₂，搅拌回流24小时，蒸出氯仿备用；

然后，取50mg步骤一获得的单羧基卟啉于三颈烧瓶中，再加入 20mL干燥的氯仿充分混合后，充氮气保护，再在冰浴下加入30mgEDC.HCl，搅拌45min；然后，加入4mg邻苯二胺，室温下反应6h； 

第三步，往反应体系中加入蒸馏水和饱和食盐水进行洗涤，先使用蒸馏水洗涤三次，每次往反应体系中加入30ml蒸馏水，再向反应体系中加入30mL饱和食盐水洗涤一次，充分洗涤；然后，将经过上述充分洗涤得到的物质用无水MgSO₄干燥其有机层，并用旋干溶剂，用硅胶装柱，再使用DCM进行洗脱，收集自上而下第二色带，得到双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺，20毫克。

二、运用紫外可见光谱、红外光谱以及元素分析对本发明新型化合物结构进行表征，证明合成了目标化合物。

如图2所示，采用紫外可见分光光度计对浓度为1×10^-5mol/L的双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺的二氯甲烷溶液检测，发现在418nm处出现强的Soret带，在514nm，550nm，589nm，646nm出现四个典型的Q带。

如图3所示，采用红外光谱仪对双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺进行检测，化合物在3316 cm^-1和966 cm^-1处出现吡咯环中吡咯N-H键的伸缩和弯曲振动特征频率，在2919 cm^-1和2850 cm^-1出现的振动峰归属为CH₂的C-H振动频率，在1635 cm^-1处的强振动峰归属为羰基的振动峰，1350 cm^-1出现的振动峰为与不饱和碳相连的C-N伸缩振动峰，这说明单羧基卟啉和邻苯二胺发生反应形成了酰胺键。

元素分析结果为，C₉₆H₆₄N₁₀O₂，计算值：C，82.99％；H，4.61％；N，10.09％。测定值：C，82.18％；H，5.12％；N，9.54％。

三、通过对比试验表明本发明的新型化合物与肺癌标志物己醛具有响应，能够对己醛进行定性检测： 

1、传感阵列的构建：

传感阵列采用疏水的聚偏氟乙烯膜作为基底材料，可有效的防止空气湿度对阵列检测造成的影响。采用毛细管手工点样将浓度为1×10^-5mol/L的本发明的新型化合物的溶液点到基底材料上，然后将制作好的阵列芯片密封保存于氮气黑暗环境中，保持其反应活性。　　

2、配气及检测：

    配气装置采用现有的气体发生器（容积10L），配带换气装置，加热装置和循环装置。

    换气：打开阀门，用氮气作载气，将气体发生器中的气体置换，以使整个发生器中为氮气填充，然后关闭阀门；

    加热：用移液枪精确量取10μL液体己醛，迅速转入气体发生器中的加热片上，控制加热温度（<分解温度）和时间（<30s），关闭加热腔；

循环：开启循环泵（功率10L/min）20min，使气体充分混合，关闭循环泵；

将配气装置的出气和进气口分别与检测系统对接，开启检测装置的循环泵（功率5L/min），使检测系统稳定；

    检测：开启卟啉传感检测装置，采集时间点为0、1、2、3、4、5min下卟啉阵列反射光谱的RGB信息；

再分别使用与本发明的新型化合物双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺相同浓度的四苯基卟啉、四苯基锰卟啉、单羧基卟啉、单羧基锰卟啉和单氨基卟啉五种卟啉物质，采用如上的方法对肺癌标志物己醛进行检测，采集时间点为0、1、2、3、4、5min下各个卟啉阵列的反射光谱的RGB信息。

最后，将采集的六种卟啉阵列的反射光谱的RGB信息输入计算机软件中进行分析，该软件是基于中值滤波和域值分割方法编写的卟啉阵列的传感检测软件（掌握基本编程方法的技术人员均可完成编写）。

分析结果如图4，图4中从上而下第一排为四苯基卟啉，第二排为四苯基锰卟啉，第三排为双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺，第四排为单羧基卟啉，第五排为单羧基锰卟啉，第六排为单氨基卟啉。从图中可以看出，只有双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺能与己醛产生响应，能够显现。

图4为可视传感阵列对己醛气体的响应结果，表明新型化合物能对己醛气体产生稳定的特异性响应。

四、本发明用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物，采用第三部份的方法检测患者呼出气体中是否含有己醛，当检测出患者呼出气体中含有己醛，则表示该患者很可能已罹患肺癌，若未检测出己醛则认为该患者未罹患肺癌。

    最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物，其特征在于，所述化合物的结构式如下： 

　　　　　　　；

该化合物命名为：双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺。

2.如权利要求1所述用于检测肺癌呼出气体己醛的新型化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，合成单羧基卟啉：将200毫升丙酸加入到250毫升三口瓶中，加热沸腾；然后，加入2.7g对羧基苯甲醛和5.5毫升苯甲醛，搅拌溶解；再滴加5毫升新蒸吡咯的丙酸溶液，继续搅拌回流1小时，减压蒸出150毫升丙酸；

尔后，加入100毫升甲醇，冰箱中冷却12h；取出抽滤，得紫色固体；再用硅胶过柱，三氯甲烷做洗脱剂，收集第二色带，得单羧基卟啉；

第二步，取30mL氯仿，加入2g CaH₂，搅拌回流24小时，蒸出溶剂备用；

然后，取50mg步骤一获得的单羧基卟啉于三颈烧瓶中，再加入 20mL干燥的氯仿，并充分混合后充氮气保护反应；再在冰浴下加入30mgEDC.HCl，搅拌45min；然后，加入4mg邻苯二胺，室温下反应6h； 

第三步，待第二步反应结束后，往反应体系中加入蒸馏水和饱和食盐水进行洗涤，先使用蒸馏水洗涤三次，每次往反应体系中加入30ml蒸馏水，再向反应体系中加入30mL饱和食盐水洗涤一次，充分洗涤后，用无水MgSO₄干燥有机层；然后，旋干溶剂，用硅胶装柱，再使用DCM洗脱，收集自上而下的第二带紫色产物，得到双-[5-(4-羰基苯基)-10,15,20-三苯基卟啉]-1,2-邻苯二酰亚胺。

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