CN110684002B - 一种基于黄酮的酰腙类氟离子探针 - Google Patents

一种基于黄酮的酰腙类氟离子探针 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种结构如式I所示的黄酮与3‑苯丙烯酸类衍生物制备得到的新型酰腙类可视化氟离子探针的制备方法。本发明通过3‑苯丙烯酸类衍生物与水合肼反应得到酰肼类化合物，酰肼与黄酮反应，得到相应的酰腙类化合物。本发明提出的制备方法合成产率较高，简单易行，具有潜在的应用价值。这类化合物且对氟离子的选择性好，响应时间极短，可视化程度高，生物相容性好，在氟离子检测尤其是生物医学领域方面将有很好的应用前景。

Description

一种基于黄酮的酰腙类氟离子探针
技术领域
本发明涉及离子探针，具体涉及一种基于3-苯丙烯酸类衍生物和黄酮制备而成的酰腙类氟离子探针及其制备方法。
背景技术
在1982年，科学家Heller在同相杂交实验中使用了荧光探针，使其与目标DNA的两个相邻区域互补，这是探针最早的应用。此后，离子探针因选择性好，灵敏度高，操作简单等优点，在离子检测中脱颖而出。
氟离子在军事科学，生产生活领域都有重要的应用，而且目前氟离子探针主要基于氟离子诱导的氢键去质子化，B-F络合等机理。其中，因为氟离子是电负性最大的元素，和氢的去质子化能力极强，所以基于氟离子诱导的氢键去质子化设计而成的探针是目前研究的热点。3-苯丙烯酸类衍生物和黄酮都是一种天然的有机物质，如肉桂酸广泛存在于肉桂皮和安息香中，黄酮则存在于某些植物和浆果中，因此来源广泛。目前荧光探针虽然是研究热点，但基于天然物质设计而成的氟离子探针，且具有很好的生物相容性的则少之又少，在此背景下，本发明从分子设计和应用的角度，构建了选择性好，生物相容性好的天然有机氟离子探针。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有良好的生物相容性的氟离子探针，并对氟离子能够达到裸眼识别的作用，而且检测限极低，在生物科学领域将有很好的应用前景。
本发明的另一目的在于提供一种基于黄酮的酰腙类氟离子探针的制备方法，其制备操作过程简单，反应条件温和，产品容易分离提纯，而且产率较高，具有很高的应用价值。
本发明提供的基于黄酮的酰腙类氟离子探针，其通式为：
Figure GDA0003329470170000011
其中，R1、R2、R3为C1-C6的含氧烷基链或苄基。
本发明的酰腙类氟离子探针的合成路线如下；
Figure GDA0003329470170000021
其中，R1、R2、R3为C1-C6的含氧烷基链或苄基。
本发明的酰腙类氟离子探针的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备3-苯丙烯酸酰肼衍生物，可按照文献(Eur.J.Med.Chem 54 (2012)512-521)制备；
(2)制备基于黄酮的酰腙类化合物；
步骤(2)中，所述的3-苯丙烯酸酰肼衍生物与黄酮的摩尔比为1:1～ 1.5；所述的反应温度优选为80～85℃；所述的反应时间优选为24-48h。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明得到的酰腙类化合物能够实现裸眼且高效的检测氟离子，所采用的合成方法简单易行，产率较高，是一种理想的氟离子探针，并具有很好的生物相容性，在生物医学领域具有很好的应用前景。
附图说明
图1 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-1(100μM)加F-(300μM)前后在四氢呋喃中的紫外-可见吸收光谱图；
图2 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-1的核磁共振氢谱图；
图3 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-1的核磁共振碳谱图；
图4 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-2(100μM)加F-(300μM)前后在四氢呋喃中的紫外-可见吸收光谱图；
图5 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-2的核磁共振氢谱图；
图6 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-2的核磁共振碳谱图；
图7 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-3(100μM)加F-(300μM)前后在四氢呋喃中的紫外-可见吸收光谱图；
图8 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-3的核磁共振氢谱图；
图9 为基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-3的核磁共振碳谱图；
具体实施方式
实施例1
(1)在氮气保护下，向装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中加入1.97 g(13.34mmol)肉桂酸，3.07g(16mmol)1-乙基–3-(3-二甲基氨基丙基) 碳酰二亚胺盐酸盐，2.09g(16mmol)N,N-二异丙基乙胺和100mL乙腈，将混合溶液在20℃下搅拌10min，再加入2.18g(16mmol)N,N-二异丙基乙胺， 20℃继续搅拌2h。然后将反应液缓慢滴加到1.32mL(26.6mmol)水合肼的乙腈溶液中，继续搅拌反应16h。反应结束后将反应液冷却至室温，然后加水淬灭，并用二氯甲烷萃取，然后将所得溶液水洗三次，饱和食盐水洗一次，再用无水硫酸钠干燥。得到的粗产品用二氯甲烷/甲醇的缓冲溶液为洗脱剂，硅胶层析柱提纯得到肉桂酰肼(白色固体)1.57g，产率为70％。
(2)在氮气保护下，向装有冷凝管的50mL两口圆底烧瓶中加入100 mg(0.6mmol)肉桂酸酰肼，137mg(0.6mmol)黄酮,17mg(0.06mmol)五氯化铌和10mL无水乙醇，加热至回流状态，反应36h。结束反应后将反应液冷却至室温，然后将其抽滤，将抽滤所得固体用不良溶剂甲醇和良溶剂二氯甲烷进行重结晶。得到基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-1(黄色棉絮状结晶)120mg。产率53％。1H NMR(CDCl3,600MHz,δ,ppm):10.69(s,1H),8.26(d,J＝8.4Hz,1H),8.07(d,J＝3.6Hz,2H),7.86(dd,J1＝15.6Hz,J2＝31.2Hz,2H),7.62(s,J ＝7.2Hz,2H),7.49(t,J＝7.2Hz,1H),7.43(m,6H),7.35(m,3H),13C NMR (CDCl3,600MHz,δ,ppm):156.729,152.960,142.892,139.289,135.815, 133.023,130.773,130.701,129.934,129.007,128.964,128.452,126.224, 125.102,123.795,121.044,117.927,117.746,94.365.
实施例2
(1)向装有冷凝管的100mL两口圆底烧瓶中加入2.01g(12mmol)咖啡酸，50mL甲醇，搅拌下加入0.64mL浓硫酸，油封，加热回流，搅拌16h。反应结束后加水淬灭，将反应液减压旋蒸出溶剂，再用乙酸乙酯萃取，有机相水洗一次，碳酸氢钠溶液洗一次，饱和食盐水洗一次，加无水硫酸钠干燥。得到的粗品用石油醚/乙酸乙酯的缓冲溶液为洗脱剂，硅胶层析柱提纯得到咖啡酸酯(白色固体)1.74g，产率为80％。
(2)在氮气保护下，向装有冷凝管的100mL的两口圆底烧瓶中加入1.34 g(7mmol)咖啡酸酯，2.84g(21mmol)碳酸钾，0.229g(0.7mmol)四丁基溴化铵，加入40mL N,N-二甲基甲酰胺，常温下搅拌10min。再用针头吸取3mL (21mmol)的1-溴己烷缓慢注射到反应液中，待原料加完后，将反应温度升至60℃，搅拌反应8h。反应结束后加水淬灭，将反应液冷却，抽滤，将下层滤液用乙醚萃取，水洗三次，饱和食盐水洗一次，无水硫酸钠干燥。将所得的粗产品用石油醚/乙酸乙酯的缓冲溶液为洗脱剂，硅胶层析柱提纯得到(E) -3-(3,4-双(己氧基)苯基)丙烯酸甲酯(白色固体)1.57g,产率为63％。
(3)向装有冷凝管的100mL的两口圆底烧瓶中加入0.466g(1.3mmol) (E)-3-(3,4-双(己氧基)苯基)丙烯酸甲酯，20mL甲醇，取150mg(2.6 mmol)氢氧化钾固体加1mL蒸馏水配成溶液，加入到反应体系中，升温至 40℃，；油封，反应18h。反应结束后将反应液冷却，加入稀盐酸调节反应液的pH至2左右，反应液加水淬灭，用二氯甲烷萃取，水洗三次，饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥。所得粗产品用二氯甲烷/甲醇的缓冲溶液为洗脱剂，硅胶层析柱提纯得到(E)-3-(3,4-双(己氧基)苯基)丙烯酸(白色固体)380mg,产率为85％。
(4)在氮气保护下，向装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中加入585 mg(1.7mmol)(E)-3-(3,4-双(己氧基)苯基)丙烯酸，386mg(1.2mmol) 1-乙基–3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，260mg(1.2mmol)N,N -二异丙基乙胺和20mL乙腈，20℃下搅拌10min，再加入272mg(1.2mmol) N,N-二异丙基乙胺，20℃继续搅拌2h。然后将反应液缓慢滴加到0.16mL(2.04mmol)水合肼的乙腈溶液中，继续搅拌反应16h。反应结束后冷却至室温，将所得反应液加水淬灭，并用二氯甲烷萃取，然后将所得溶液水洗三次，饱和食盐水洗一次，再用无水硫酸钠干燥。得到的粗产品用二氯甲烷/甲醇的缓冲溶液为洗脱剂，硅胶层析柱提纯得到(E)-3-(3,4-二(己氧基)苯基) 丙烯酰肼(白色固体)446mg，产率为74％。
(5)在氮气保护下，向装有冷凝管的50mL两口圆底烧瓶中加入190 mg(0.5mmol)(E)-3-(3,4-二(己氧基)苯基)丙烯酰肼，116mg(0.5mmol) 黄酮,14mg(0.05mmol)和5mL乙醇，加热至回流状态,反应36h。反应结束后将反应液冷却至室温，把反应液抽滤，将抽滤所得固体用二氯甲烷重结晶。得到基于黄酮的酰腙类氟离子探针SH-2(黄色棉絮状结晶)100mg。产率33％。1H NMR(CDCl3,600MHz,δ,ppm):11.08(s,1H),8.25(d,J＝7.8Hz,1H),8.12(d,J＝6Hz,2H),7.82-7.79(d,J＝15.6Hz,1H),7.70(s,J＝16.2Hz,1H),7.47 (t,J＝10.8Hz,2H),7.43(d,J＝7.2Hz,3H),7.35(d,J＝8.4Hz,1H),7.31(t,J＝ 7.8Hz,1H),7.19(d,J＝8.4Hz,1H),7.12(s,1H),6.91(d,J＝8.4Hz,1H),4.05 (m,4H),1.86(m,4H),1.51(m,4H),1.37(m,8H),0.92(m,6H).13C NMR(CDCl3, 600MHz,δ,ppm):168.969,151.288,149.390,142.820,130.601,130.485, 128.952,128.888,126.230,124.922,122.229,117.715,115.687,114.087,113.687, 94.773,69.733,69.441,31.770,31.758,29.497,29.419,25.904,25.875,22.773, 22.755,14.130.
实施例3
(1)向装有冷凝管的100mL两口圆底烧瓶中加入4g(18mmol)芥子酸， 80mL甲醇，搅拌下加入1.6mL浓硫酸，油封，加热回流，搅拌16h。反应结束后将反应液冷却至室温，析出结晶，将反应液抽滤，得到的晶体用冷的甲醇冲洗，得到(E)-3-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)丙烯酸甲酯(白色固体)3.15g，产率为74％。
(2)在氮气保护下，向装有冷凝管的250mL的两口圆底烧瓶中加入3g (13mmol)(E)-3-(4-羟基-3,5-二甲氧基苯基)丙烯酸甲酯，5.21g (39mmol)碳酸钾，0.406g(1.3mmol)四丁基溴化铵，加入60mL N-二甲基甲酰胺溶液，常温下搅拌10min。再用针头吸取5.3mL(39mmol)的1-溴己烷缓慢注射到反应液中，待原料加完后，将反应温度升至60℃，搅拌反应 12h。反应结束后加水淬灭，将反应液冷却，抽滤，将下层滤液用乙醚萃取，水洗三次，饱和食盐水洗一次，无水硫酸钠干燥。将所得的粗产品用石油醚/ 乙酸乙酯的缓冲溶液为洗脱剂，硅胶层析柱提纯得到(E)-3-(4-(己氧基) -3,5-二甲氧基苯基)丙烯酸甲酯(白色固体)3.18g,产率为82％。
(3)向装有冷凝管的250mL的两口圆底烧瓶中加入3g(8mmol)(E) -3-(4-(己氧基)-3,5-二甲氧基苯基)丙烯酸甲酯，80ml甲醇，取930mg(16 mmol)氢氧化钾固体加3mL蒸馏水配成溶液，搅拌下加入到反应体系中，升温至40℃，；油封，反应18h。反应结束后将反应液冷却至室温，加入稀盐酸调节反应液的pH至2左右，加水淬灭，用二氯甲烷萃取，水洗三次，饱和食盐水洗一次，用无水硫酸钠干燥。所得粗产品用二氯甲烷重结晶，得到(E) -3-(4-(己氧基)-3,5-二甲氧基苯基)丙烯酸(白色晶体)2g,产率为70％。
(4)在氮气保护下，向装有冷凝管的250mL两口圆底烧瓶中加入1.7g(5.5 mmol)(E)-3-(4-(己氧基)-3,5-二甲氧基苯基)丙烯酸，1.27g(6.6mmol) 1-乙基–3-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐，0.855g(6.6mmol) N,N-二异丙基乙胺和60mL乙腈，20℃下搅拌10min，再加入0.9g(6.6 mmol)1-羟基苯并三唑，20℃继续搅拌2h。然后将反应液缓慢滴加到0.6 mL(11mmol)水合肼的乙腈溶液中，继续搅拌反应16h。反应结束后将反应液冷却至室温，将所得反应液加水淬灭，并用二氯甲烷萃取，然后将所得溶液水洗三次，饱和食盐水洗一次，再用无水硫酸钠干燥。得到的粗产品以二氯甲烷 /甲醇的缓冲溶液为洗脱剂，硅胶层析柱提纯得到肉桂酰肼(白色固体)1.15g，产率为65％。
(5)在氮气保护下，向装有冷凝管的50mL两口圆底烧瓶中加入430mg 肉桂酰肼，300mg(1.3mmol)黄酮,36mg(0.13mmol)五氯化铌和15mL无水乙醇，加热至回流，反应36h。结束反应后将反应液冷却至室温，把反应液抽滤，将抽滤所得固体用二氯甲烷重结晶。得到基于黄酮的酰腙类氟离子探针 SH-3(黄色棉絮状结晶)320mg。产率44％。1H NMR(CDCl3,600MHz,δ,ppm): 11.41(s,1H),8.25(d,J＝8.4Hz,1H),8.15(d,J＝7.2Hz,2H),7.81-7.73(q,J＝ 15.6Hz,2H),7.62(s,1H),7.48(m,1H),7.45-7.39(m,3H),7.35(m,1H),7.30(t, J＝7.2Hz,1H),6.80(s,2H),4.04(t,J＝6.6Hz,2H),3.885(s,6H),1.81-1.76 (m,2H),1.51-1.46(m,2H),1.35(m,4H),0.92(m,3H).13C NMR(CDCl3,600 MHz,δ,ppm):168.690,156.315,153.884,152.969,142.862,130.693,128.954, 126.259,124.945,123.628,117.778,117.139,106.161,94.811,73.889,56.452, 31.822,30.306,25.718,22.804,14.180。

Claims (8)

1.一种基于黄酮的酰腙类氟离子探针，其特征在于，它是以黄酮为母体，通过与3-苯丙烯酸类衍生物制备而成的，其中，3-苯丙烯酸类衍生物为肉桂酸、咖啡酸或芥子酸；基于黄酮的酰腙类氟离子探针的结构式为：
Figure FDA0003329470160000011
2.根据权利要求1所述的酰腙类氟离子探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)3-苯丙烯酸衍生物与水合肼按一定比例在乙腈中反应制备3-苯丙烯酰肼衍生物，其中，3-苯丙烯酸类衍生物为肉桂酸、咖啡酸或芥子酸；
(2)将3-苯丙烯酰肼衍生物与黄酮按一定比例在无水乙醇中反应制备基于黄酮的酰腙类氟离子探针。
3.根据权利要求2所述的酰腙类氟离子探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)中3-苯丙烯酸类衍生物与水合肼的摩尔比为1:2～3。
4.根据权利要求2所述的酰腙类氟离子探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)中3-苯丙烯酰肼衍生物与黄酮的摩尔比为1:1～1.5。
5.根据权利要求2所述的酰腙类氟离子探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的反应温度为10～25℃。
6.根据权利要求2所述的酰腙类氟离子探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的反应温度为80～85℃。
7.根据权利要求2所述的酰腙类氟离子探针的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的反应时间为10～16h。
8.根据权利要求2所述的酰腙类氟离子探针的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的反应时间为24～48h。
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