CN109467551B - 选择性检测gsh的香豆素类荧光探针分子的制备工艺 - Google Patents

选择性检测gsh的香豆素类荧光探针分子的制备工艺 Download PDF

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Abstract

一种选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺，其制备工艺如下：将N‑2‑乙醇基‑5‑氯‑2,3,3‑三甲基吲哚与3‑醛基‑7‑二乙胺基香豆素溶于溶剂无水乙醇中，并向该溶液中滴加入催化量的冰醋酸，回流，反应过程中溶液逐渐变为澄清的绿色溶液，反应完全后，有沉淀生成，过滤，乙醚淋洗滤饼，得棕绿色带有金属光泽的固体为化合物I，该中间产物的产率达到了90%。再所得化合物I溶于溶剂二氯甲烷中，加入适量的三乙胺，室温搅拌，溶液变为黄色，经旋干溶剂得化合物II，最终产物即化合物II产率为86%。步骤简单，产物易得，产率极高。经本发明工艺得到的化合物II对谷胱甘肽（GSH）具有选择性识别。

Description

选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺
技术领域
本发明属于有机小分子荧光探针领域，特别涉及一种选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺。
背景技术
谷胱甘肽（GSH）是细胞中最丰富的非蛋白硫醇（1-10mM），其通过还原型硫醇形式（GSH）与氧化型的二硫化物形式（GSSH）保持平衡，从而在维持细胞内氧化还原稳态中发挥重要作用。其中，GSH水平的异常会导致人体的多种细胞功能出现障碍，包括信号转导、细胞内氧化还原活性、肝损伤、基因调控；而GSH功能不全与癌症、肝损伤、HIV、牛皮癣、阿尔茨海默氏症和各种心血管疾病等密切相关。迄今为止，通过不同的传感机制开发了很多的用于检测生物硫醇的荧光探针，例如迈克尔加成反应、氢键裂解反应、金属配位，S-S键或Se-N键的断裂等。然而，由于GSH与Hcy和Cys具有相似的结构和反应活性，所以在设计区分GSH与Hcy和Cys的高选择性检荧光探针受到了严重的阻碍。例如，Yang组开发了一种基于BODIPY的比率荧光探针，该探针能够识别GSH。同时，该新型探针还可以检测细胞水平的GSH，但受到Cys或Hcy的干扰，相当大程度上增强该探针的荧光，这主要是因为Cys或Hcy可以更快地与探针反应。因此，开发选择性识别GSH反应型的荧光探针仍然是一个挑战。
另外，吲哚[2,1-b]恶唑烷（本发明中N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚）以前是被用作光致变色染料，而近些年，人们发现它可以从质子化开环的离子形式转变为闭环的中性分子形式，这将是一个很好的切换单元。所以，本发明将吲哚[2,1-b]恶唑烷作为识别基团引入到荧光团中，利用其可以从质子化开环的离子形式转变为闭环的中性分子形式这一转换机制，实现GSH的选择性识别。
发明内容
本发明的目的是提供一种选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺，以解决将吲哚[2,1-b]恶唑烷基团作为识别基团引入到荧光团中，从质子化开环的离子形式转变为闭环的中性分子形式这一转换机制的问题，实现GSH的选择性识别效果。
技术方案：
选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺，具体工艺过程：将N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚（0.16g，0.5mmol）与3-醛基-7-二乙胺基香豆素（0.13g，0.5mmol）溶于溶剂无水乙醇中，此时向该溶液中滴加入催化量的冰醋酸，回流，反应过程中溶液逐渐变为澄清的绿色溶液，反应完全后，有沉淀生成，过滤，乙醚淋洗滤饼，得棕绿色带有金属光泽的固体为化合物I（0.25g， 90%）；再将上述所得化合物I溶于溶剂二氯甲烷中，加入适量的三乙胺，室温搅拌，搅拌过程中溶液变为黄色，经旋干溶剂得化合物II（0.18g，86%）。即所述的香豆素类荧光探针分子产品。
所述3-醛基-7-二乙胺基香豆素的制备方法是：氮气保护下，将N，N-二甲基甲酰胺（2.5 mL）和三氯氧磷（1.5 mL）置于25 mL圆底烧瓶中，在65oC条件下反应不少于3小时，直至溶液成暗红色，此时将7-二乙胺基香豆素（0.98 g，4.5 mmol）的N，N-二甲基甲酰胺（5mL）的溶液滴加到上述暗红色的溶液中，在回流条件下反应不少于10小时。反应结束后，冷却室温后倒入冰水中，再用NaOH（10%）调节pH至7—8，搅拌过程中有黄色沉淀生成，抽滤，用冰乙醇淋洗滤饼，干燥得到。
所述N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚的制备方法是：氮气环境下，化合物5-氯-2,3,3-三甲基吲哚，（1.93 g, 0.01 mol），2-溴乙醇,（1.49 g, 0.012 mol）溶于50 ml乙腈中回流不少于8小时，旋干反应液得到浅粉色固体物。
按上述给出的各组分重量计,以得到的分量关系或重量比关系取量,依照所述工艺，能制得相应重量的香豆素类荧光探针分子产品。
本发明的优点：
工艺步骤简单，产物易得，且产物产率极高，制备工艺获得的以香豆素为荧光团、通过双键连接吲哚[2,1-b]恶唑烷作为识别基团，在乙醇溶液中能够选择性识别GSH。
附图说明
图1是化合物II的核磁供振1HNMR谱。
图2是化合物II的核磁供振13CNMR谱。
图3是化合物3-醛基-7-二乙胺基香豆素的核磁供振1HNMR谱。
图4是化合物3-醛基-7-二乙胺基香豆素的核磁供振13CNMR谱。
图5是化合物N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚的核磁供振1HNMR谱。
图6是化合物N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚的核磁供振13CNMR谱。
图7是化合物（II）、化合物（II）加GSH之后荧光性质表征。
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II的制备工艺，如下：
将0.16 g N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚（0.5mmol）和0.13 g 3-醛基-7-二乙胺基香豆素（0.5mmol）溶于5 mL无水乙醇中，此时向该溶液中滴加2滴冰醋酸，回流，反应过程中溶液逐渐变为澄清的绿色溶液，反应3小时后，有沉淀生成，过滤，乙醚淋洗滤饼，得棕绿色带有金属光泽的固体（I）0.25 g，该中间产物的产率达到了90%。将上述所得化合物I溶于10 mL二氯甲烷中，加入适量的三乙胺，室温搅拌，搅拌过程中溶液变为黄色，经旋干溶剂，得黄绿色固体化合物II 0.18 g，最终产物产率为86%。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ 7.59 (s, 1H), 7.31 – 7.22 (m, 1H), 7.11 (dd, J = 8.3, 2.1 Hz, 1H), 7.02 (d,J = 2.1 Hz, 1H), 6.79 (d, J = 15.8 Hz, 1H), 6.73 – 6.65 (m, 2H), 6.65 – 6.55(m, 1H), 6.50 (d, J = 2.3 Hz, 1H), 3.82 – 3.75 (m, 1H), 3.66 – 3.55 (m, 2H),3.50 – 3.36 (m, 5H), 1.42 (s, 3H), 1.22 (t, J = 7.1 Hz, 6H), 1.16 (s, 3H).13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 161.14 , 155.82 , 150.60 , 149.52 , 141.80 ,139.73 , 128.91 , 127.34, 127.11 , 126.31 , 122.81 , 116.65 , 112.99 , 110.35, 109.02 , 108.73 , 97.05 , 63.54 , 50.19 , 48.02 , 44.87 , 28.36 , 20.25 ,12.50 .
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，步骤如下：
氮气保护下，将N，N-二甲基甲酰胺（2.5 mL）和三氯氧磷（1.5 mL）置于25 mL圆底烧瓶中，在65oC条件下反应3小时，直至溶液成暗红色，此时将0.98g 7-二乙胺基香豆素（4.5 mmol）的N，N-二甲基甲酰胺（5 mL）的溶液滴加到上述暗红色的溶液中，在回流条件下反应10小时。反应结束后，冷却室温后倒入冰水中，再用NaOH（10%）调节pH至7左右，搅拌过程中有黄色沉淀生成，抽滤，用冰乙醇淋洗滤饼，干燥得3-醛基-7-二乙胺基香豆素 0.7 g，产率63.5%。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 10.16 – 10.06 (m, 1H), 8.24 (s, 1H), 7.41(d, J = 9.0 Hz, 1H), 6.65 (dd, J = 9.0, 2.2 Hz, 1H), 6.48 (d, J = 2.3 Hz,1H), 3.48 (q, J = 7.1 Hz, 4H), 1.26 (t, J = 7.1 Hz, 6H). 13C NMR (101 MHz,CDCl3) δ 187.91, 161.88, 158.91, 153.45, 145.40, 132.55, 114.22, 110.27,108.25, 97.16, 45.33, 12.45.
1H NMR谱见图3；13C NMR谱见图4。
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE002
（2）化合物N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚的合成，如下：氮气环境下，化合物5-氯-2,3,3-三甲基吲哚，（1.93 g, 0.01 mol），2-溴乙醇,（1.49 g, 0.012 mol）溶于50ml乙腈中回流8 h，旋干反应液得到浅粉色固体产物，N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚（2.87 g，90 %）。1H NMR (600 MHz, D2O) δ 7.67 (d, J = 1.5 Hz, 1H), 7.60 (d, J =8.6 Hz, 1H), 7.50 – 7.43 (m, 1H), 4.70 (s, 3H), 4.55 – 4.47 (m, 2H), 4.01 –3.91 (m, 2H), 1.45 (s, 6H). 13C NMR (151 MHz, D2O) δ 198.48, 143.35, 139.47,135.62, 129.19, 123.93, 116.35, 57.95, 54.69, 50.25, 21.66.
Figure RE-RE-DEST_PATH_IMAGE004
实施例3
化合物（II）、化合物（II）中加入GSH的乙醇溶液的配置及荧光性质分别表征。将化合物（II）溶于乙醇中，制备浓度为2╳10-5 mol/L的溶液；将GSH溶于水中，制备浓度为0.2mol/L的溶液。向化合物（II）的乙醇溶液中，加入50当量的GSH的水溶液，对化合物（II）乙醇溶液及化合物（II）加GSH之后的乙醇溶液的荧光性质分别进行表征，见图7。

Claims (3)

1.一种选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺，其特征是：将0.16g，0.5mmol的 N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚与0.13g，0.5mmol的 3-醛基-7-二乙胺基香豆素溶于溶剂无水乙醇中，此时向该溶液中滴加入催化量的冰醋酸，回流，反应过程中溶液逐渐变为澄清的绿色溶液，反应完全后，有沉淀生成，过滤，乙醚淋洗滤饼，得0.25g棕绿色带有金属光泽的固体为化合物I，得率 90%；再将上述所得化合物I溶于溶剂二氯甲烷中，加入适量的三乙胺，室温搅拌，搅拌过程中溶液变为黄色，经旋干溶剂得0.18g化合物II，得率86%。
2.根据权利要求1所述的一种选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺，其特征是所述3-醛基-7-二乙胺基香豆素的制备方法是：氮气保护下，将N，N-二甲基甲酰胺2.5 mL和三氯氧磷1.5 mL置于25 mL圆底烧瓶中，在65oC条件下反应不少于3小时，直至溶液成暗红色，此时将0.98 g，4.5 mmol的 7-二乙胺基香豆素的N，N-二甲基甲酰胺5 mL的溶液滴加到上述暗红色的溶液中，在回流条件下反应不少于10小时；反应结束后，冷却至室温后倒入冰水中，再用浓度10%的NaOH调节pH至7—8，搅拌过程中有黄色沉淀生成，抽滤，用冰乙醇淋洗滤饼，干燥得到。
3.根据权利要求1所述的一种选择性检测GSH的香豆素类荧光探针分子的制备工艺，其特征是所述N-2-乙醇基-5-氯-2,3,3-三甲基吲哚的制备方法是：氮气环境下，取1.93 g,0.01 mol化合物5-氯-2,3,3-三甲基吲哚，再取1.49 g, 0.012 mol 2-溴乙醇,溶于50 ml乙腈中回流不少于8小时，旋干反应液得到浅粉色固体物。
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