CN109761969A - 一种水溶性萘酰亚胺类化合物的合成及其用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水溶性萘酰亚胺类化合物的合成及其用途。所述水溶性萘酰亚胺类化合物为式I所示化合物(详见说明书)。经实验发现，所述水溶性萘酰亚胺类化合物与硫化氢(H2S)反应后333nm处紫外吸收光谱会发生155nm的红移，540nm处荧光会发生显著增强；化合物I与半胱氨酸(Cys)反应后333nm处紫外吸收光谱会发生70nm的红移，570nm处荧光会发生显著增强，而其它氨基酸以及含硫化合物均不会造成干扰。因此，本发明所述化合物可作为检测H2S、Cys的荧光探针的应用。

Description

一种水溶性萘酰亚胺类化合物的合成及其用途
技术领域
本发明涉及一种水溶性萘酰亚胺类化合物的合成及其用途。
背景技术
硫化氢(H2S)、半胱氨酸(Cys)同属于细胞内活性含硫物质，在生命体的生理和病理过程中发挥着极其重要的作用。在正常生理浓度水平下，H2S参与调节心肌收缩、血管张力和神经传导等一系列生理过程。然而，细胞内一旦不能维持正常的H2S浓度，便会引起动脉和肺动脉高压、阿尔茨海默氏症、胃粘膜损伤和肝硬化等疾病。同样，Cys参与了细胞内生物催化、转录修饰等多种生物化学作用，当细胞内Cys缺乏时也会引起很多并发症，如儿童生长缓慢、肝损伤、水肿、皮肤衰老等；而当Cys含量过高则会引起老年痴呆症、风湿性关节炎、帕金森综合症等一系列生理疾病。因此，有效检测或监控生物样品或环境样品中的H2S、Cys已成为近年来相关领域的研究热点。
传统的检测H2S、Cys的方法主要依靠比色法、电化学分析法、金属硫化物沉淀法、高效液相色谱法、质谱鉴定等，这些方法存在选择性差，测定操作复杂，成本较贵，不易普及应用等缺点。荧光检测的方法由于其操作简单、灵敏度高、选择性好等优势引起了广大科学家的关注。然而大多数已报道的荧光探针都无法同时选择性的检测H2S和Cys，因此开发一种能够选择性的检测H2S和Cys的荧光探针具有重要的意义。
发明内容
发明涉及一种水溶性萘酰亚胺类化合物的合成及其用途。所述水溶性萘酰亚胺类化合物为式I所示化合物。经实验发现，所述水溶性萘酰亚胺类化合物与硫化氢(H2S)反应后333nm处紫外吸收光谱会发生155nm的红移，540nm处荧光会发生显著增强；化合物I与半胱氨酸(Cys)反应后333nm处紫外吸收光谱会发生70nm的红移，570nm处荧光会发生显著增强，而其它氨基酸以及含硫化合物均不会造成干扰。因此，本发明所述化合物可作为检测H2S、Cys的荧光探针的应用。
本发明的一个目的在于提供一种水溶性萘酰亚胺类化合物，其为式I所述化合物(简记为化合物I，下同)：
化合物I的合成路线如下：
其中，化合物II、III、V均为市售化合物。
本发明的另一个目的在于揭示上述水溶性萘酰亚胺类化合物(式I所述化合物)的一种用途，即式I所述化合物作为检测H2S、Cys的荧光探针的应用。
附图说明
图1在H2S(125μM)存在条件下，化合物I(5μM)的紫外吸收光谱随时间变化曲线；
图2在H2S(125μM)存在条件下，化合物I(5μM)的荧光发射光谱随时间变化曲线；
图3在Cys(125μM)存在条件下，化合物I(5μM)的紫外吸收光谱随时间变化曲线；
图4在Cys(125μM)存在条件下，化合物I(5μM)的荧光发射光谱随时间变化曲线；
图5化合物I(5μM)对系列干扰化合物(250μM)的选择性图。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明做进一步说明，本发明的实施例仅用于说明本发明的技术方案，并非限定本发明。
实施例1
在氮气保护下，准确称取哌嗪III(190mg,2.20mmol)，化合物II(407mg,1.00mmol)溶解在10mL乙二醇单甲醚中，溶解完毕后加热回流反应3小时。TLC检测反应完全，停止反应，减压蒸馏除去溶剂，并用柱层析分离提纯得到黄色产物(化合物IV)377mg，产率91.5％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.48(d,J＝8.0Hz,2H),8.40(d,J＝8.0Hz,1H),7.82(t,J＝8.0Hz,1H),7.36(d,J＝8.0Hz,1H),4.22(t,J＝4.0Hz,2H),3.65–3.17(m,20H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ164.0,163.5,155.9,132.7,131.2,131.1,129.6,126.6,125.8,122.9,116.3,115.7,72.8,70.1,70.0,67.4,60.6,60.5,52.4,44.9.
实施例2
在氮气保护下，准确称取化合物IV(260mg,0.63mmol)，三乙胺(101mg,1.00mmol)，溶解在10mL二氯甲烷中，再用恒压滴液漏斗向混合液中滴加化合物V(155mg,0.63mmol)的二氯甲烷溶液10mL，边滴加边搅拌，滴加完毕后继续搅拌反应1小时。TLC检测反应完全，停止反应，减压蒸馏除去溶剂，并用柱层析分离提纯得到黄色产物(化合物I)376mg，产率95％。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ8.43(d,J＝8.0Hz,1H),8.37(d,J＝8.0Hz,1H),8.30(d,J＝8.0Hz,1H),8.11(d,J＝8.0Hz,1H),7.99(d,J＝8.0Hz,1H),7.74(t,J＝8.0Hz,1H),7.34(d,J＝8.0Hz,1H),4.56(t,J＝4.0Hz,1H),4.20(t,J＝4.0Hz,2H),3.62(t,J＝4.0Hz,2H),3.55-3.30(m,16H),2.83(s,6H)；13C NMR(100MHz,CDCl3)δ163.9,163.4,155.3,149.6,146.7,136.8,132.5,131.2,131.1,130.9,129.4,126.7,126.6,125.8,124.6,122.9,116.6,116.2,72.8,70.1,70.0,67.4,60.6,52.5,46.1,39.0；HR-ESI-MS m/z:[M+Na]+calcd.for 652.1245found 652.1236.
将实施例中制备的化合物I应用于H2S、Cys的检测，其具体操作方法及结果如下应用实例：
应用实例1
向1cm×1cm×4cm的比色皿中依次加入3mL PBS缓冲溶液，3μL 5mM化合物Ⅰ的DMSO溶液，制备浓度为5μM的化合物Ⅰ溶液。向上述溶液中加入125μM的H2S溶液，并测定其紫外吸收光谱和荧光发射光谱随时间变化曲线(图1、图2)。从图1可以看出，随着时间的推移，333nm处的紫外吸收峰逐渐减弱，同时，488nm处紫外吸收峰的增强，在380nm处出现等吸收点。从图2可以看出，随着时间的推移，540nm处的荧光发射峰会逐渐增强，10分钟即可达到最大值。结果表明H2S能够使化合物I的紫外光谱发生大范围的红移，同时荧光增强，响应速度较快。
应用实例2
向1cm×1cm×4cm的比色皿中依次加入3mL PBS缓冲溶液，3μL 5mM化合物Ⅰ的DMSO溶液，制备浓度为5μM的化合物Ⅰ溶液。向上述溶液中加入125μM的Cys溶液，并测定其紫外吸收光谱和荧光发射光谱随时间变化曲线(图3、图4)。从图3可以看出，随着时间的推移，333nm处的紫外吸收峰逐渐减弱，同时，400nm处紫外吸收峰的增强，在358nm处出现等吸收点；随后400nm处紫外吸收峰又会红移至410nm。从图4可以看出，随着时间的推移，荧光发射峰会逐渐增强并伴随着光谱的红移，过程需50分钟达到最大值。应用实例3
分别向浓度为5μM的化合物Ⅰ溶液中加入250μM的天冬氨酸(Asp)、甲硫氨酸(Met)、色氨酸(Trp)、组氨酸(His)、苏氨酸(Thr)、甘氨酸(Gly)、亮氨酸(Leu)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)、精氨酸(Arg)、丝氨酸(Ser)、苯丙氨酸(Phe)、抗环血酸(Vc)、Cys、H2S、Hcy、GSH、H2O2、HClO、NO2 -、NO3 2-、S2O3 2-、S2-、SO4 2-、OAc-、Na+、K+、Ca2+、Cu2+、Fe3+、Fe2+、Zn2+，并测定其荧光光谱曲线。图5所示为上述氨基酸、活性小分子及常见阴阳离子的选择性柱状图(从左往右：1代表空白化合物I，2-32依次代表上述系列干扰物质)，化合物I与Cys响应特别强烈，发射峰值为572nm，50min反应达到终点；化合物I与H2S响应最为快速，发射峰值为540nm，10min反应即达到终点；Hcy、GSH会引起535nm处较弱的荧光变化，但反应完全需50min；其他物质均不产生干扰，说明化合物I能用于选择性的检测Cys和H2S。

Claims (2)

1.一种水溶性萘酰亚胺类化合物，其为式I所述化合物：
。
2.如权利要求1所述的化合物作为检测硫化氢(H2S)、半胱氨酸(Cys)的荧光探针的应用。
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