CN109180652B - 一种检测Cys的苯并吡喃腈类荧光探针分子的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种选择性检测Cys的苯并吡喃腈类荧光探针分子的制备工艺,其制备工艺特征如下:在氮气条件下,准确称取化合物I(48mg,0.14mmol)溶解于除水的二氯甲烷(10mL)中,再取三氟甲磺酸甲酯(92mg,0.56mmol)于混合溶液中,在室温下搅拌不少于12小时。反应结束后过滤沉淀,用无水乙醇和乙醚洗涤,得到粗产物红色粉末,柱层析分离提纯,洗脱剂:二氯甲烷/甲醇=20/1,得到橙红色粉末DCM‑q(36mg,50%)。本发明所述产品DCM‑q较易得,该探针分子主要用于选择性检测生物硫醇中的半胱氨酸(Cys)。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测Cys的苯并吡喃腈类荧光探针分子的制备工艺。
背影技术
半胱氨酸(Cys)是含有巯基的氨基酸小分子之一,在许多生理和病理过程中起着至关重要的作用。在生物系统中,Cys主要由甲硫氨酸通过甲硫氨酸转移酶,腺苷高半胱氨酸酶,胱硫醚-β-合酶和胱硫醚-γ-裂解酶作用产生。对于Cys的消耗,除红细胞外,几乎所有哺乳动物细胞中都存在着“半胱氨酸双加氧酶催化半胱氨酸为半胱氨酸亚磺酸盐,并进一步通过天冬氨酸氨基转移酶酶促转化为β-磺基丙酮酸,最后分解为丙酮酸和SO2”的过程,这样就可以促进生理环境中HSO3 -和SO3 2-的平衡。正常水平的Cys(30-200μM)可以维持各种蛋白质和主要抗氧化剂谷胱甘肽(GSH)的合成,并作为人体新陈代谢中硫化物的来源。然而,过量的Cys与类风湿性关节炎、帕金森病、阿尔茨海默病等疾病有关。据报道,Cys的缺乏会产生生长缓慢,水肿,肝损伤,皮肤损伤和虚弱等病症。因此,内源性Cys的可视化代谢是至关重要的。另外,许多现有的硫醇荧光探针已被广泛应用,例如测定血清或蛋白质中的Cys浓度,以及细胞成像等。
最近,二氰基亚甲基-4H-吡喃作为NIR荧光团的报道越来越多。这主要是由于该类探针:(ⅰ)具有大的斯托克斯位移,(ⅱ)耐光性,(ⅲ)在近红外区域有发光波长等。由于二氰基亚甲基-4H-优异的光物理性质,所以基于吡喃的探针分子非常适用于生物系统。这样的探针具有:(i)产生较低的背景荧光,散射较少,(ii)较深的组织穿透力和(iii)对活细胞的损害较小等优点。在本发明中,申请人设计合成了DCM-q并应用于选择性检测生物硫醇中的半胱氨酸(Cys)。
发明内容
本发明的目的是提供一种选择性检测Cys的苯并吡喃腈类荧光探针分子的制备工艺,以解决吡喃的探针分子广泛应用需要。
技术方案
一种检测Cys的苯并吡喃腈类荧光探针分子的制备工艺,包括如下步骤:
在氮气条件下,准确称取化合物(E)-2-(2-(2-喹啉基)乙烯基)-4H-苯并吡喃-4-亚基)丙二腈(I)(48mg,0.14mmol)溶解于除水的二氯甲烷(10mL)中,再取三氟甲磺酸甲酯(92mg,0.56mmol)于混合溶液中,在室温下搅拌不少于12小时。反应结束后过滤沉淀,用无水乙醇和乙醚洗涤,得到粗产物红色粉末,再通过色谱柱分离提纯,洗脱剂:二氯甲烷/甲醇= 20/1,得到橙红色粉末目标化合物DCM-q(36mg,50%)。
在氮气条件下,将2-喹啉甲醛(100mg, 0.64mmol)和化合物2-(2-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(DCM)(134mg, 0.64mmol)溶解在10 mL的无水乙醇中,再加入六氢吡啶(6.3μL , 0.064mmol)作为催化剂,加热回流不少于3小时。反应结束后冷却到室温,抽滤,滤饼用无水乙醇和乙醚洗,得到橘红色的粗产物,进行色谱柱提纯,用二氯甲烷作为洗脱剂,得到橘色粉末固体(E)-2-(2-(2-喹啉基)乙烯基)-4H-苯并吡喃-4-亚基)丙二腈(I)(177mg,80%)。
取25 mL乙酸酐将化合物2-甲基-4H-吡喃-4-酮(2)(4.78 g,29.9 mmol)和丙二腈(2.40 g,36.2 mmol)溶解,接着将溶液在139 ℃的条件下回流16 小时后,减压除去乙酸酐。然后将80 mL去离子水倒入残留物中,继续回流30分钟。反应液冷却至室温后,用二氯甲烷萃取三次后,合并有机相并用无水硫酸钠干燥后,减压除去二氯甲烷后得到褐色油状物。柱色谱分离提纯后得到橘黄色絮状固体,接着用乙醇重结晶得到化合物2-(2-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈(DCM)(1.13 g,27%)。
按上述给出的各组分重量计,得到的各组分分量关系或重量比关系取量,依照所述工艺,能制得对应重量的橙红色粉末目标化合物DCM-q,即苯并吡喃腈类荧光探针分子产品。
本发明的工艺步骤简单,产物易得。本发明的制备工艺获得的以新型结构苯并吡喃腈为荧光团、喹啉3位上双键为识别位点,在DMSO/HEPES体系中能够选择性识别Cys。
附图说明
图1化合物DCM-q的核磁供振1HNMR谱。
图2化合物DCM-q的核磁供振13CNMR谱。
图3化合物I的核磁供振1HNMR谱。
图4化合物DCM的核磁供振1HNMR谱。
图5化合物DCM-q、化合物DCM-q加入不同浓度的Cys之后紫外性质表征。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步说明。
实施例1
化合物DCM-q的制备工艺,如下:
在氮气条件下,准确称取化合物5(48mg,0.14mmol)溶解于除水的二氯甲烷(10mL)中,再取三氟甲磺酸甲酯(92mg,0.56mmol)于混合溶液中,在室温下搅拌过夜。反应结束后过滤沉淀,用无水乙醇和乙醚洗涤,得到粗参物红色粉末,再通过色谱柱分离提纯,洗脱剂:二氯甲烷:甲醇= 20:1,得到橙红色粉末DCM-q(36mg,50%)。1H NMR (500 MHz, d6-DMSO) δ9.29 (s, 1H), 8.78 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 8.68 (s, 1H), 8.54 (d, J = 8.6 Hz,1H), 8.45 (d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.29 (dd, J = 20.4, 12.2 Hz, 3H), 8.12 – 8.00(m, 2H), 7.96 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.71 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.42 (s, 1H),4.67 (s, 3H).13C NMR (126 MHz, DMSO) δ 155.14, 154.42, 152.81, 152.35,146.06, 139.89, 136.53, 136.26, 130.76, 130.44, 129.26, 127.70, 127.21,125.22, 122.43, 122.08, 120.13, 119.93, 119.87, 117.38, 116.84, 115.57,112.24, 65.06, 41.10.
1H NMR 谱见图1;13C NMR谱见图2。
实施例2
(1)化合物3-醛基-7-二乙胺基香豆素的合成,如下:
在氮气条件下,将2-喹啉甲醛(100mg, 0.64mmol)和化合物DCM(134mg,0.64mmol)溶解在10 mL的无水乙醇中,再加入六氢吡啶(6.3μL , 0.064mmol)作为催化剂,加热回流3小时。反应结束后冷却到室温,抽滤,滤饼用无水乙醇和乙醚洗,得到橘红色的粗产物,进行色谱柱提纯,用二氯甲烷作为洗脱剂,得到橘色粉末固体I(177mg,80%)。1H NMR(500 MHz, CDCl3) δ 8.96 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 8.27 (s, 1H), 8.17 (s, 1H), 7.88(d, J = 7.6 Hz, 2H), 7.80 (s, 2H), 7.72 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 7.63 (s, 2H),7.57 – 7.47 (m, 2H), 7.06 (s, 1H).
1H NMR谱见图3。
(2)化合物DCM的合成,如下:
1)化合物1的合成:在500 mL的圆底烧瓶中,将邻羟基苯乙酮(10 g,73.5 mmol)溶于250 mL乙酸乙酯中,搅拌均匀后再将钠(8.0 g,0.33 mol)切碎后加入溶液中。在室温条件下剧烈搅拌8 小时后,过滤可得到黄色固体。然后用100 mL去离子水溶解所得到的黄色固体,接着用浓盐酸调节 pH至中性,过滤得到灰白色固体化合物1(8.0 g,62%),得到的粗品不需要提纯,可直接用于下一步反应。
2)化合物2的合成:在一个250 mL的圆底烧瓶中,取70 mL冰乙酸溶解化合物1(6.95 g,38.9 mmol),接着向乙酸溶液逐滴缓慢加入4.6 mL浓硫酸,滴加完毕后,在118 ℃的条件下,将混合溶液回流1 小时,然后将溶液冷却至室温后,倒入冰水中,用氢氧化钠把溶液 pH调节至中性,继续搅拌一段时间后,减压过滤得到灰白色固体化合物2(4.5g,85%),所得粗品不需要提纯,可直接用于下一步反应。
3)化合物DCM的合成:取25 mL乙酸酐将化合物2(4.78 g,29.9 mmol)和丙二腈(2.40 g,36.2 mmol)溶解,接着将溶液在139 ℃的条件下回流16 h后,减压除去乙酸酐。然后将80 mL去离子水倒入残留物中,继续回流30 分钟。反应液冷却至室温后,用二氯甲烷萃取三次后,合并有机相并用无水硫酸钠干燥后,减压除去二氯甲烷后得到褐色油状物。柱色谱分离提纯后得到橘黄色絮状固体,接着用乙醇重结晶得到化合物DCM(1.13 g,27%)。1HNMR (500 MHz, CDCl3) δ8.92 (d, 1H, J = 8.0Hz), 7.72 (t, 1H, J = 8.0 Hz),7.45(t, 2H, J = 8.0 Hz), 6.72 (s, 1H), 2.44 (s, 3H)。
1H NMR 谱见图4。
实施例3
化合物DCM-q、化合物DCM-q中加入不同浓度的Cys的DMSO/HEPES的体积比为2/8的混合溶液的配置及紫外性质分别表征。
将化合物DCM-q溶于DMSO/HEPES混合溶剂中,制备浓度为2X10-5 mol/L的溶液;将Cys溶于水中,制备浓度为0.2 mol/L的溶液。
向化合物DCM-q溶于DMSO/HEPES混合溶剂中,分别加入0~1.8当量的Cys的水溶液,对化合物DCM-q溶于DMSO/HEPES溶液及化合物DCM-q加Cys之后的紫外性质分别进行表征,见图5。
图5为探针DCM-q(2.0×10-5 M)在DMSO:HEPES= 2: 8(0.01M,pH=7.2)的溶液中,加入0~1.8当量的Cys(2.0×10-3 M)的紫外滴定图。
Claims (2)
2. 根据权利要求1所述的一种选择性检测Cys的苯并吡喃腈类荧光探针分子的制备工艺,其特征在于所述的(E)-2-(2-(2-喹啉基)乙烯基)-4H-苯并吡喃-4-亚基)丙二腈(I)的合成:氮气条件下,将100mg, 0.64mmol的2-喹啉甲醛和134mg, 0.64mmol的2-(2-甲基-4H-吡喃-4-亚基)丙二腈DCM溶解在10 mL的无水乙醇中,再加入6.3μL , 0.064mmol的六氢吡啶作为催化剂,加热回流不少于3小时;反应结束后冷却到室温,抽滤,滤饼用无水乙醇和乙醚洗,得到橘红色的粗产物,进行色谱柱提纯,用二氯甲烷作为洗脱剂,得到177mg,分离产率为80%的橘色粉末固体(E)-2-(2-(2-喹啉基)乙烯基)-4H-苯并吡喃-4-亚基)丙二腈(I)。
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