CN104650334B - 可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，该方法具体包括以下步骤：利用含有可发生酯化反应官能团的芳香邻二胺作为能够引入NO荧光检测基团的化合物，以甘油酸类化合物作为可降解高分子荧光探针单体的主体，将NO荧光检测基团引入该高分子荧光探针单体，在催化剂存在下进行酯化聚合反应，获得主链连续或部分挂接荧光团的高分子聚合物荧光探针。与现有技术相比，本发明方法简单，成本较低，制备的探针与NO分子可接触位点多，检测效率高，探测敏感性高，且探针本身可降解对环境友好，对于NO的高效原位探测具有巨大的应用价值。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料，医药及荧光探针技术领域，具体涉及一种可降解的项链状的一氧化氮荧光高分子探针的制备。
背景技术
一氧化氮(nitric oxide,NO)作为生物体内的一种气体自由基分子，具有性质活泼、寿命短，发生化学反应迅速，易与其它物质或基团结合等特点，扮演着生物信使分子的角色，能够在细胞和组织中快速扩散，进而与生物目标发生反应。基于此，在生物体内外探测NO是一项具有挑战性的工作，发展一种高效的NO探测方法，能够实现实时、快速和准确的NO探测是近年来的研究热点之一。在现有的NO检测方法中，相比电化学法、紫外-可见光谱法和电子自旋共振波谱法等方法，荧光法具有灵敏度高、操作简单及实时性等优点。由于NO分子本身不具有荧光信号，NO荧光探针的原理是通过引入荧光团试剂与NO反应结合，产生与荧光探针自身光学性质差异较大的化合物，根据荧光性质的变化来定性和定量检测NO。
在现有的有机小分子NO荧光探针中，主要有邻苯二胺类和金属离子配合物荧光分子探针两大类。尽管这些分子探针都具有良好的选择性和专一性，但在实际的NO探测中，探针体系的荧光易受其自身浓度及探测环境的影响(例如，溶剂、pH、温度、离子强度等引起荧光漂白)。目前，发展一种具有高灵敏性、选择性及生物相容和低毒性于一体的NO荧光探针已成为相关领域的一项重要课题。
甘油酸作为常用的高分子聚合单体，在诸多领域都有潜在的应用，特别是在材料和药学领域的应用潜力已经引起了广泛关注。根据邻苯二胺类的光电子效应(PET)原理，设计一种可降解的项链状高分子荧光体用于NO探测，可发展成原位荧光探测的高效探针。相比传统NO有机小分子探针，该项链状高分子荧光体具有荧光强度高，NO分子可接触的位点多，探测敏感性高，对NO的高效原位探测具有巨大的应用价值。项链状主体与荧光团之间通过酯键相连使其同时具备了可降解的优点。
目前，尚未见可降解的项链状高分子荧光体与NO结合形成可降解的复合物，以及基于该复合物的NO荧光探针制备的相关中国专利的报道。因此，制备出可降解的项链状高分子荧光体，发展NO原位荧光探测，这些研究预示了这种特殊的NO探针的制备是一项有意义的工作，也是当前相关研究中亟待解决的关键技术问题。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种操作简单，成本较低，可以高效探测NO，在生物医药领域拥有良好应用前景的可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：利用含有可发生酯化反应官能团的芳香邻二胺作为能够引入NO荧光检测基团的化合物，以甘油酸类化合物作为可降解高分子荧光探针单体的主体，将NO荧光检测基团引入该高分子荧光探针单体，在催化剂存在下进行酯化聚合反应，获得主链连续或部分挂接荧光团的高分子聚合物荧光探针。
可引入NO荧光检测基团的化合物参与酯化反应前先溶于醇溶液中。
所述的高分子荧光探针单体可引入NO荧光检测基团的化合物按摩尔比为(1～5)：1进行酯化反应。
所述的可发生酯化反应官能团的芳香邻二胺为含有羧基的芳香邻二胺，其结构式包括：
其中CxHyCO2H基团与邻二胺所在的芳环应为共轭体系。
所述的甘油酸类化合物的结构式如下：
其中，R为烷基。
所述的甘油酸类化合物浓度为5～50wt％，分子量为500～5000。
所述的催化剂为二水合氯化亚锡，用量为甘油酸类化合物重量的0.1-0.5％。
所述的酯化反应的温度为25～140℃，反应时间为10～96h。
将制得的高分子聚合物荧光探针与NO发生反应，主链部分酯化单元上的荧光团的芳香邻二胺基团与NO生成苯并三唑，由于PET效应，该高分子聚合物荧光探针与NO结合后，荧光增强或激发波长发生红移；
本发明所述的方法具体包括以下步骤：(1)将高分子荧光探针单体与可引入NO荧光检测基团的化合物按摩尔比为(1～5)：1溶于醇溶液中，在硫酸的催化作用下，于60～100℃反应4～10h，得到以聚烷基甘油酸作为高分子荧光探针主链的单体，硫酸的用量为甘油酸类化合物重量的0.2～2％；(2)所得以聚烷基甘油酸作为高分子荧光探针主链的单体在催化剂二水合氯化亚锡存在下进行酯化聚合反应，二水合氯化亚锡的用量为甘油酸类化合物重量的0.1-0.5％，酯化反应的温度为25～140℃，反应时间为10～96h，获得聚烷基甘油酸接枝邻二氨基苯甲酸的荧光探针。
反应式如下：
与现有技术相比，本发明包含活性有机基团的邻二氨基芳香化合物和聚甘油酸，通过有机反应相结合，构建可降解的含有多个邻二氨基基团的项链状高分子体系，测定该体系荧光强度与NO浓度之间的关系，获得基于该体系的NO荧光探针。与现有技术相比，本发明方法简单，成本较低，制备的探针具有荧光强度高，NO分子可接触位点多，探测敏感性高，可生物降解，对于NO的高效原位探测具有巨大的应用价值。
具体实施方式
基于可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制法，下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
在500ml三口瓶中将甘油酸10.6g和邻二氨基苯甲酸3g溶于250ml甲醇中，保持温度60-80℃并剧烈搅拌。用浓硫酸向甘油酸的甲醇溶液缓慢滴加，反应4-10h，得到邻二氨基苯甲酸的甘油酸酯。
在500ml三口瓶中将邻二氨基苯甲酸的甘油酸酯200g和二水合氯化亚锡0.4g溶于150ml二甲苯配成溶液，保持温度110-130℃并剧烈搅拌脱水10h。升温至140℃反应48-96h后，以甲醇沉淀得到主链为聚甘油酸通过酯键接枝邻二氨基苯甲酸的聚合物。向此聚合物中通入NO溶液，测定不同NO浓度下该体系的荧光强度，从而构建基于该项链状高分子的NO荧光探针。
实施例2
以甘油酸类化合物为主链的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)利用含有羧基的芳香邻二胺作为能够引入NO荧光检测基团的化合物，将甘油酸类化合物与该芳香邻二胺按摩尔比为1：1在催化剂硫酸存在下进行酯化反应，硫酸的用量为甘油酸类化合物重量的2％。酯化反应的温度为60～100℃，反应时间为4～10h。获得以聚烷基甘油酸作为高分子荧光探针主链的单体。
所述的含有羧基的芳香邻二胺的结构式包括：
其中CxHyCO2H基团与邻二胺所在的芳环应为共轭体系。
(2)将结合了芳香邻二胺荧光团的烷基甘油酸单体在催化剂二水合氯化亚锡存在下进行酯化聚合反应，在110-130℃脱水10h，再在140℃下聚合反应48-96h,获得聚烷基甘油酸接枝邻二氨基苯甲酸的荧光探针。其中二水合氯化亚锡的用量为探针单体重量的0.1-0.5％。
所述的聚烷基甘油酸的结构式如下：
其中，R为烷基，分子量为500～5000。
(3)将制得的聚烷基甘油酸荧光探针与NO发生反应，主链部分酯化单元上的荧光团的芳香邻二胺基团与NO生成苯并三唑，由于PET效应，该高分子聚合物荧光探针与NO结合后，荧光增强或激发波长发生红移。
实施例3
以甘油酸类化合物为主链的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
(1)利用含有羧基的芳香邻二胺作为能够引入NO荧光检测基团的化合物，将甘油酸类化合物与该芳香邻二胺按摩尔比为5：1在催化剂硫酸存在下进行酯化反应，硫酸的用量为甘油酸类化合物重量的0.2％。酯化反应的温度为60～100℃，反应时间为4～10h。获得以聚烷基甘油酸作为高分子荧光探针主链的单体。
所述的含有羧基的芳香邻二胺的结构式包括：
其中CxHyCO2H基团与邻二胺所在的芳环应为共轭体系。
(2)将结合了芳香邻二胺荧光团的烷基甘油酸单体在催化剂二水合氯化亚锡存在下进行酯化聚合反应，在25-50℃脱水10h，再在50℃下聚合反应48-96h,获得聚烷基甘油酸接枝邻二氨基苯甲酸的荧光探针。其中二水合氯化亚锡的用量为探针单体重量的0.5％。
所述的聚烷基甘油酸的结构式如下：
其中，R为烷基，分子量为500～5000。
(3)将制得的聚烷基甘油酸荧光探针与NO发生反应，主链部分酯化单元上的荧光团的芳香邻二胺基团与NO生成苯并三唑，由于PET效应，该高分子聚合物荧光探针与NO结合后，荧光增强或激发波长发生红移。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：利用含有可发生酯化反应官能团的芳香邻二胺作为能够引入NO荧光检测基团的化合物，以甘油酸类化合物作为可降解高分子荧光探针单体的主体，将NO荧光检测基团引入该高分子荧光探针单体，在催化剂存在下进行酯化聚合反应，获得主链连续或部分挂接荧光团的高分子聚合物荧光探针；
所述的可发生酯化反应官能团的芳香邻二胺为含有羧基的芳香邻二胺。
2.根据权利要求1所述的可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，其特征在于，所述的甘油酸类化合物的结构式如下：
其中，R为烷基。
3.根据权利要求1或2所述的可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，其特征在于，所述的甘油酸类化合物浓度为5～50wt％，分子量为500～5000。
4.根据权利要求1所述的可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，其特征在于，所述的催化剂为二水合氯化亚锡，其用量为甘油酸类化合物重量的0.1-0.5％。
5.根据权利要求1所述的可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，其特征在于，所述的酯化反应的温度为25～140℃，反应时间为10～96h。
6.根据权利要求1所述的可降解的项链状一氧化氮荧光高分子探针的制备方法，其特征在于，将制得的高分子聚合物荧光探针与NO发生反应，主链部分酯化单元上的荧光团的芳香邻二胺基团与NO生成苯并三唑，由于PET效应，该高分子聚合物荧光探针与NO结合后，荧光增强或激发波长发生红移；
反应式如下：
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