CN108530345B - 一种具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物及其制备方法和应用，该化合物的结构式为：
Figure DDA0001645646520000011
该化合物是将化合物1b与碘甲烷反应后形成离子型的化合物，再经六氟磷酸钾置换而得到。本发明化合物具有聚集诱导发光的特性，且为阳离子型化合物，可作为成像染料特异性标记活细胞中线粒体。

Description

一种具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物及其制备方法和 应用
技术领域
本发明属于生物医学荧光材料技术领域，具体涉及一种具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物，以及该化合物的制备方法及在线粒体标记中的应用。
背景技术
线粒体为动物细胞当中一种十分重要的细胞器，而细胞的生存凋亡与线粒体有着密切的关系。线粒体还被称之为“细胞动力工厂”，其形态被一组蛋白质控制表达，若发生突变可能会导致一些疾病，例如帕金森症，阿尔茨海默氏等，疾病的出现。因此线粒体的追踪有着极其重要的意义，线粒体生物荧光探针已经被许多科学家们所报道，许多阳离子化合物对线粒体具有特异性识别的功能，可以靶向癌细胞的线粒体，主要是因为癌细胞比正常细胞的线粒体膜电位要更负，这些探针可以选择性的积累在癌细胞的线粒体中，从而发出较强的荧光，实现线粒体的追踪，对癌症的治疗具有很好的参考价值。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种新型的具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物，并为该化合物提供一种制备方法和应用。
解决上述技术问题所采用的鎓盐化合物的结构式如下所示：
Figure BDA0001645646500000011
上述鎓盐化合物的制备方法为：将化合物1b溶于乙腈中，在冰浴、避光条件下逐滴加入碘甲烷，滴加完后反应液继续在冰浴中搅拌反应3～5小时，旋转蒸发除去乙腈和未反应的碘甲烷，然后加入六氟磷酸钾，常温搅拌1～3小时，旋转蒸发除乙腈，柱层析纯化，得到目标化合物，其反应方程式如下所示：
Figure BDA0001645646500000021
上述制备方法中，优选化合物1b与碘甲烷摩尔比为1:10～15，化合物1b与六氟磷酸钾摩尔比为1:6～10。
本发明具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物作为染料在标记线粒体中的应用，具体使用方法与现有线粒体标记的方法相同。
本发明化合物为阳离子型化合物，其具有聚集诱导发光的特性，进一步的生物成像实验表明：该化合物具有良好的生物相容性，对活细胞几乎无毒，可以特异性标记活细胞中的线粒体。
附图说明
图1是实施例1制备的鎓盐化合物在DMSO与H2O混合体系中的荧光发射光谱图。
图2是实施例1制备的鎓盐化合物在DMSO与H2O混合体系中的发射的相对强度图。
图3是实施例1制备的鎓盐化合物的动态光散射图。
图4是实施例1制备的鎓盐化合物的细胞毒性图。
图5是实施例1制备的鎓盐化合物的细胞线粒体成像图。
图6是商业染料Mitro-deep-Red对细胞线粒体成像图。
图7是细胞线粒体的明场成像图。
图8是图5、6、7的叠加图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于该实施例。
本发明的化合物1b根据下述方法制备得到：
将1.07g(10mmol)对溴苯乙腈溶于20mL乙醇中，再加入0.95mL(10mmol)4-甲酰基吡啶，在搅拌条件下缓慢加入2滴质量分数为40％的KOH水溶液，在室温下反应1h，当反应完成后，将溶液中生成的沉淀进行减压过滤，得到的沉淀用乙醇洗涤，真空抽干，得到白色固体粉末化合物1a。
Figure BDA0001645646500000031
在N2保护下，将0.57g(2mmol)化合物1a、22.5mg(0.1mmol)醋酸钯、62.95mg(0.24mmol)三苯基膦加入15mL干燥的三乙胺中，再用注射器加入0.23mL(2mmol)苯乙烯，在100℃下回流反应36小时，冷却到室温，用二氯甲烷和水进行萃取3次，萃取完后，将有机相合并并用无水硫酸钠干燥后浓缩，柱层析法进行提纯，得到化合物1b。
Figure BDA0001645646500000032
实施例1
将0.23g(0.75mmol)化合物1b加入5mL乙腈中，通过加热超声波震荡使化合物1b溶解后，再放在冰浴中，避光条件下逐滴加入0.56mL(9mmol)碘甲烷，反应液继续在冰浴中搅拌反应4h后，将溶液中的乙腈和碘甲烷旋转蒸发，所得中间产物溶解在5mL乙腈中，再加入1.10g(6mmol)六氟磷酸钾，常温条件下搅拌置换2h，反应完成后，将乙腈旋转蒸发掉，柱层析法进行纯化(以二氯甲烷和甲醇体积比为100:1～50:1的混合液洗脱)，得到结构式如下的鎓盐化合物，其产率为64％。
Figure BDA0001645646500000033
所得产物的结构表征数据为：1H NMR(400MHz,d6-DMSO),δ(TMS,ppm):9.06(d,J＝6.7Hz,2H),8.43(d,J＝6.7Hz,2H),8.34(s,1H),7.87(dd,J＝24.8,8.6Hz,4H),7.66(d,J＝7.4Hz,2H),7.55-7.24(m,5H),4.36(s,3H)；13C NMR(101MHz,d6-DMSO),δ(TMS,ppm):149.12,146.38,140.55,137.09,135.85,131.52,129.29,128.74,128.63,128.53,127.86,127.60,127.29,126.76,119.62,116.60,48.28；HRMS:m/z[(M-PF6)+理论值323.1555,实测值323.1542。
将DMSO和H2O分别配制成含水量为0～99％的DMSO溶液，将实施例1制备的鎓盐化合物加入DMSO溶液中，使鎓盐化合物的浓度为10μmol/L，采用荧光分光光度计测定混合体系的荧光强度，荧光测定结果见图1～2。由图可见，该化合物为聚集诱导发光型荧光材料。发明人进一步测定含水量为99％的混合体系的动态光散射性质，结果如图3所示。由图3可见，本发明荧光材料的平均粒径为738.3nm，由此可以看出，该化合物在溶液中聚集形成了纳米颗粒。
实施例2
实施例1制备的鎓盐化合物作为染料在标记细胞线粒体中的应用
1、细胞毒性实验
采用MTT法分别检测实施例1荧光材料对活细胞的毒性，对它们的生物相容性进行评估。首先将Hela细胞以1×104个/mL细胞每孔的密度接种于96孔培养板中，培养48小时。待细胞贴壁并长满96孔板之后，将细胞培养液移走，再加入含有不同浓度鎓盐化合物(0、1、2、5、8和10μmol/L)的无酚红的DMEM溶液100μL，振荡均匀后在37℃的细胞培养箱中孵化培养12小时，再给每孔均加入100μL的MTT培养液，继续孵化培养4小时，然后，再给每孔加入100μL的甲臜溶解液，再在振荡器上振荡10min后继续在培养箱中孵化培养4小时，之后在酶标仪上测定其在570nm处的紫外吸收，每组实验重复8组。由图4的细胞毒性结果可以得知，细胞的存活率均在90％以上，表明该鎓盐化合物对活细胞的毒性很小，具有良好的生物相容性。
2、细胞成像实验
同样对Hela细胞进行测试，用胰酶消化对数期生长的Hella细胞，经5min离心之后，将上层清液移走，重新加入新鲜的含酚红的DMEM不完全高糖培养液(含10％FBS)1.0mL，制成单细胞悬浮液，并计数以1×104个/mL细胞DMEM不完全高糖培养液(含10％FBS)2.0mL接种于35mm培养皿上，培养48h，并在一定时间段观察细胞的形态。当细胞生长到可用于细胞成像时，将上层清液移走，用PBS溶液将漂浮的细胞洗去，并分别加入配制好的5μmol/L鎓盐化合物的含酚红DMEM(含10％FBS)培养液，在37℃的细胞培养箱中孵化培养30分钟，然后移走含酚红DMEM(含10％FBS)培养液，并用PBS溶液洗三次，加入配制好100nmol/L的Mitro-deep-Red PBS溶液，在37℃细胞培养箱中孵化培养15min，待培养之后，小心移走PBS溶液，并用PBS溶液洗三次，并加PBS溶液，在奥林巴斯荧光共聚焦显微镜下进行细胞成像并拍照。由于本发明鎓盐化合物是阳离子型化合物，可与线粒体内膜的电负性通过静电相互作用相结合，从而可以选择性的标记线粒体。从图5～8可以清楚的看出，实施例1制备的鎓盐化合物与商业染料Mitro-deep-Red重合度高，说明该鎓盐化合物对线粒体具有特异性标记功能。

Claims (5)

1.一种具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物，其特征在于该化合物的结构式为：
Figure 784126DEST_PATH_IMAGE001
是一种阳离子型化合物。
2.一种权利要求1所述的具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物的制备方法，其特征在于：将化合物1b溶于乙腈中，在冰浴、避光条件下逐滴加入碘甲烷，滴加完后反应液继续在冰浴中搅拌反应3～5小时，旋转蒸发除去乙腈和未反应的碘甲烷，所得产物溶解在乙腈中，然后加入六氟磷酸钾，常温搅拌1～3小时，旋转蒸发除乙腈，柱层析纯化，得到目标化合物；
Figure 298284DEST_PATH_IMAGE002
。
3.根据权利要求2所述的具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物的制备方法，其特征在于：所述的化合物1b与碘甲烷摩尔比为1:10～15。
4.根据权利要求2所述的具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物的制备方法，其特征在于：所述的化合物1b与六氟磷酸钾摩尔比为1:6～10。
5.权利要求1所述的具有聚集诱导发光特性的鎓盐化合物作为染料在标记线粒体中的应用，该应用是非诊断或非治疗目的的。
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