CN108640864A - 一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用，所述查尔酮基荧光探针具有如下通式所示的结构：其中，R为氮杂环丙‑1‑基或氮杂环丁‑1‑基；R在苯环任意可能的位置。本发明的查尔酮基荧光探针能够对人血清白蛋白进行快速、高选择性和高灵敏度的检测；另外，本发明的合成路线简单，有较好的实际应用前景。

Description

一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用
技术领域
本发明涉及荧光传感领域，尤其涉及一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用。
背景技术
人血清白蛋白(Human Serum Albumin，简称HSA)是人血浆中含量最多的蛋白，其在健康人体中的含量为35-55g/L，大约占到了人体血浆总蛋白量的三分之二。人血清白蛋白具有很多重要的生理功能，包括输运疏水的小分子配体、药物和代谢物，维持血液正常的胶体渗透压，其还具有抗氧化的性质而作为自由基的捕获剂。因此，人血清白蛋白的浓度与人体健康关系密切。在临床的血液检查中发现，不正常的血清白蛋白浓度，往往是心血管疾病，糖尿病和肾病等疾病的早期症状。当人体中血清白蛋白的浓度低于35g/L时，即为低白蛋白血症。很多病理学原因都可以产生低白蛋白血症，例如营养不良，类风湿性关节炎，败血症，细菌感染或者肿瘤。更重要的是，术前低白蛋白血症是手术后死亡率和发病率的有效预测指标。因此，发展精确测定人血清白蛋白的方法极为重要。
目前，用于人血清白蛋白的检测方法主要包括免疫测定法(需用到昂贵的蛋白试剂)、表面增强拉曼散射法(信号增强基底材料制备复杂)、气质联用的蛋白组学法(样品预处理过程复杂)、毛细管电泳法(测试结果重复性差)和比色法(稳定性差)等。基于光学检测原理的荧光检测方法由于具有选择性好，灵敏度高，分析速度快的等优点而受到人们的重视，但是现有报道的检测人血清白蛋白的荧光探针的特异性不高，抗干扰能力不强。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用，旨在解决现有检测人血清白蛋白的荧光探针的特异性不高，抗干扰能力不强的问题。
本发明的技术方案如下：
一种查尔酮基荧光探针，其中，具有如下通式所示的结构：
其中，R为氮杂环丙-1-基或氮杂环丁-1-基；R在苯环任意可能的位置。
一种如上所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，包括步骤：
步骤A、将邻羟基苯乙酮与碘代苯甲醛溶解于有机溶剂中，加入碱性水溶液，在25-80摄氏度下搅拌12-24h，加入冰水中，使用酸中和，经重结晶得到碘代查尔酮；
步骤B、使用甲基化试剂保护所述碘代查尔酮上的羟基，得到甲基化碘代查尔酮；
步骤C、在催化剂存在下，使用R-H和所述甲基化碘代查尔酮在干燥溶剂中反应，得到含有R取代基的甲基化查尔酮；
步骤D、脱掉所述含有R取代基的甲基化查尔酮上的甲基保护，经过纯化处理得到查尔酮基荧光探针。
所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，所述步骤A中，所述邻羟基苯乙酮与所述碘代苯甲醛的摩尔比为1:1。
所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，所述步骤A中，所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的浓度为10-20wt％。
所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，所述步骤A中，所述重结晶用的溶剂为乙醇与水的混合溶剂，其中水的含量为30-50wt％。
所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，所述步骤B中，所述甲基化试剂为硫酸二甲酯，所述硫酸二甲酯与所述碘代查尔酮的摩尔比为3：1。
所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，所述步骤C中，所述R-H与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比为3-8：1。
所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，所述步骤C中，所述催化剂为三苯基膦二氯化钯和碳酸铯，所述三苯基膦二氯化钯与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比为0.05-0.1:1，所述碳酸铯与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比3-5:1。
所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其中，所述步骤D中，所述纯化处理的过程具体为：过滤除去不溶性的碳酸盐，减压蒸馏除掉溶剂，经柱层析得到查尔酮基荧光探针。
一种如上所述的查尔酮基荧光探针的应用，其中，用于检测人血清白蛋白。
有益效果：本发明上述查尔酮基荧光探针能够用荧光法快速、精准检测人血清白蛋白，选择性好、灵敏度高、抗干扰性强。
附图说明
图1为本发明查尔酮基荧光探针的合成路线图。
图2为本发明实施例4中在420纳米的光激发下，查尔酮基荧光探针的荧光光谱对不同浓度的人血清白蛋白的响应图。
图3为本发明实施例4中查尔酮基荧光探针在525纳米处的荧光强度对不同生物样品的响应示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种查尔酮基荧光探针较佳实施例，具有如下通式所示的结构：
式中，R为氮杂环丙-1-基或氮杂环丁-1-基，R在苯环任意可能的位置；具体地，所述查尔酮基荧光探针可以为如下结构中的一种：
本发明上述结构的查尔酮基荧光探针，能够利用荧光法对人血清白蛋白进行快速、高选择性和高灵敏度的检测，且大大提高了检测准确度。
本发明还提供了一种如上所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，包括步骤：
步骤A、将邻羟基苯乙酮与碘代苯甲醛溶解于有机溶剂(优选乙醇)中，加入碱性水溶液(优选浓度为10-20wt％的氢氧化钠水溶液)，在25-80摄氏度(优选60摄氏度)下搅拌12-24h(优选12h)，加入冰水中，使用酸(优选盐酸)中和，经重结晶得到碘代查尔酮；
步骤B、使用甲基化试剂(优选甲基化试剂为硫酸二甲酯)保护所述碘代查尔酮上的羟基，得到甲基化碘代查尔酮；
步骤C、在催化剂存在下，使用R-H和甲基化碘代查尔酮在干燥溶剂(优选无水甲苯)中反应，得到含有R取代基的甲基化查尔酮；
步骤D、脱掉所述含有R取代基的甲基化查尔酮上的甲基保护，经过纯化处理得到查尔酮基荧光探针。
优选地，所述步骤A中，所述邻羟基苯乙酮与所述碘代苯甲醛的摩尔比为1：1。
优选地，所述步骤A中，所述重结晶用的溶剂为乙醇与水的混合溶剂，其中水的含量为30-50wt％。
优选地，所述步骤B中，所述甲基化试剂为硫酸二甲酯，所述硫酸二甲酯与碘代查尔酮的摩尔比为3：1。
优选地，所述步骤C中，所述催化剂为三苯基膦二氯化钯和碳酸铯，所述三苯基膦二氯化钯与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比为0.05-0.1:1，所述碳酸铯与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比3-5:1。
优选地，所述步骤C中，所述R-H为环丙烷或氮杂环丁烷，所述R-H与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比为3-8：1。
优选地，所述步骤D中，所述脱掉所述含有R取代基的甲基化查尔酮上的甲基保护用的试剂为三溴化硼。
优选地，所述步骤D中，所述纯化处理的过程具体为：过滤除去不溶性的碳酸盐，减压蒸馏除掉溶剂，经柱层析得到查尔酮基荧光探针。
本发明查尔酮基荧光探针的合成路线如图1所示，以邻羟基苯乙酮及碘代苯甲醛为初始原料，依次经过醛酮缩合反应、甲基化反应、亲核取代反应、脱甲基反应，制备得到查尔酮基荧光探针。本发明该合成路线简单，有较好的实际应用前景。
本发明还提供了一种如上所述的查尔酮基荧光探针的应用，其中，用于检测人血清白蛋白。
本发明查尔酮银光探针能够用荧光法快速、精准检测人血清白蛋白，选择性好、灵敏度高、抗干扰性强。
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
查尔酮基荧光探针3-(4-(氮杂环丁-1-基)苯基)-1-(2-羟基苯基)丙-2-烯-1-酮的制备
将10毫摩尔邻羟基苯乙酮与10毫摩尔对碘苯甲醛加入反应器中，加入30毫升乙醇进行溶解，然后加入30mL氢氧化钠水溶液(浓度为20wt％)，在60摄氏度下反应12小时后，将反应液倒入100毫升冰水中，使用盐酸中和至pH为5，所析出的固体在乙醇和水的混合溶液(水含量为50wt％)中重结晶得到纯品3-(4-碘苯基)-1-(2-羟基苯基)丙-2-烯-1-酮。将8毫摩尔上述产物和24毫摩尔硫酸二甲酯加入反应器中，保护所得查尔酮上的羟基，所得到的产物不纯化直接进行下一步反应。取上述产物5毫摩尔，氮杂环丁烷25毫摩尔，加入0.5毫摩尔双三苯基膦二氯化钯和15毫摩尔碳酸铯，并加入20毫升无水甲苯，在100摄氏度反应48小时，过滤，减压蒸馏除掉溶剂后，加入0.5毫升三溴化硼脱甲基，使用柱层析得到最终产物。其结构式如下所示：
实施例2
查尔酮基荧光探针3-(2-(氮杂环丙-1-基)苯基)-1-(2-羟基苯基)丙-2-烯-1-酮的制备
将10毫摩尔邻羟基苯乙酮与10毫摩尔2-碘苯甲醛加入反应器中，加入30毫升乙醇进行溶解，然后加入30mL氢氧化钠水溶液(浓度为20wt％)，在60摄氏度下反应12小时后，将反应液倒入100毫升冰水中，使用盐酸中和至pH为5，所析出的固体在乙醇和水的混合溶液(水含量为50wt％)中重结晶得到纯品3-(2-碘苯基)-1-(2-羟基苯基)丙-2-烯-1-酮。将8毫摩尔上述产物和24毫摩尔硫酸二甲酯加入反应器中，保护所得查尔酮上的羟基，所得到的产物不纯化直接进行下一步反应。取上述产物5毫摩尔，氮杂环丙烷25毫摩尔，加入0.5毫摩尔双三苯基膦二氯化钯和15毫摩尔碳酸铯，并加入20毫升无水甲苯，在100摄氏度反应48小时，过滤，减压蒸馏除掉溶剂后，加入0.5毫升三溴化硼脱甲基，使用柱层析得到最终产物。其结构式如下所示：
实施例3
查尔酮基荧光探针3-(3-(氮杂环丙-1-)苯基)-1-(2-羟基苯基)丙-2-烯-1-酮的制备
将10毫摩尔邻羟基苯乙酮与10毫摩尔3-碘苯甲醛加入反应器中，加入30毫升乙醇进行溶解，然后加入30mL氢氧化钠水溶液(浓度为20wt％)，在60摄氏度下反应12小时后，将反应液倒入100毫升冰水中，使用盐酸中和至pH为5，所析出的固体在乙醇和水的混合溶液(水含量为50wt％)中重结晶得到纯品3-(3-碘苯基)-1-(2-羟基苯基)丙-2-烯-1-酮。将8毫摩尔上述产物和24毫摩尔硫酸二甲酯加入反应器中，保护所得查尔酮上的羟基，所得到的产物不纯化直接进行下一步反应。取上述产物5毫摩尔，氮杂环丙烷25毫摩尔，加入0.5毫摩尔双三苯基膦二氯化钯和15毫摩尔碳酸铯，并加入20毫升无水甲苯，在100摄氏度反应48小时，过滤，减压蒸馏除掉溶剂后，加入0.5毫升三溴化硼脱甲基，使用柱层析得到最终产物。其结构式如下所示：
实施例4
查尔酮基荧光探针对人血清白蛋白的检测
如图2所示，向20微摩尔每升的查尔酮基荧光探针中逐渐加入不同浓度的人血清白蛋白后，查尔酮基荧光探针在420纳米的光激发下，查尔酮基荧光探针在525纳米处的荧光强度随人血清白蛋白浓度的增大逐渐增强。
如图3所示，向20微摩尔每升的查尔酮基荧光探针中加入75微摩尔每升的半胱氨酸、高半胱氨酸、谷胱甘肽、二硫苏糖醇、胸腺嘧啶核苷5'-三磷酸钠盐、胰蛋白酶或溶菌酶后，查尔酮基荧光探针的I525nm增强倍数值与空白实验几乎一样，表明查尔酮基荧光探针在525纳米处的荧光强度几乎没有变化；而加入75微摩尔每升的人血清白蛋白后，查尔酮基荧光探针的I525nm增强倍数值是空白实验的55倍，表明加入人血清白蛋白后，查尔酮基荧光探针在525纳米处的荧光强度明显增强。因此，该查尔酮基荧光探针对人血清白蛋白具有优异的选择性。
综上所述，本发明提供了一种查尔酮基荧光探针及其制备方法与应用，本发明的查尔酮基探针能够对人血清白蛋白进行快速、高选择性和高灵敏度的检测；另外，本发明的合成路线简单，有较好的实际应用前景。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种查尔酮基荧光探针，其特征在于，具有如下通式所示的结构：
其中，R为氮杂环丙-1-基或氮杂环丁-1-基；R在苯环任意可能的位置。
2.一种如权利要求1所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，包括步骤：
步骤A、将邻羟基苯乙酮与碘代苯甲醛溶解于有机溶剂中，加入碱性水溶液，在25-80摄氏度下搅拌12-24h，加入冰水中，使用酸中和，经重结晶得到碘代查尔酮；
步骤B、使用甲基化试剂保护所述碘代查尔酮上的羟基，得到甲基化碘代查尔酮；
步骤C、在催化剂存在下，使用R-H和所述甲基化碘代查尔酮在干燥溶剂中反应，得到含有R取代基的甲基化查尔酮；
步骤D、脱掉所述含有R取代基的甲基化查尔酮上的甲基保护，经过纯化处理得到查尔酮基荧光探针。
3.根据权利要求2所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，所述邻羟基苯乙酮与所述碘代苯甲醛的摩尔比为1:1。
4.根据权利要求2所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，所述碱性水溶液为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的浓度为10-20wt％。
5.根据权利要求2所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，所述重结晶用的溶剂为乙醇与水的混合溶剂，其中水的含量为30-50wt％。
6.根据权利要求2所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤B中，所述甲基化试剂为硫酸二甲酯，所述硫酸二甲酯与所述碘代查尔酮的摩尔比为3：1。
7.根据权利要求2所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，所述R-H与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比为3-8：1。
8.根据权利要求2所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤C中，所述催化剂为三苯基膦二氯化钯和碳酸铯，所述三苯基膦二氯化钯与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比为0.05-0.1:1，所述碳酸铯与所述甲基化碘代查尔酮的摩尔比3-5:1。
9.根据权利要求2所述的查尔酮基荧光探针的制备方法，其特征在于，所述步骤D中，所述纯化处理的过程具体为：过滤除去不溶性的碳酸盐，减压蒸馏除掉溶剂，经柱层析得到查尔酮基荧光探针。
10.一种如权利要求1所述的查尔酮基荧光探针的应用，其特征在于，用于检测人血清白蛋白。
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