CN111995621A - 一种用于g-四链体rna荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于g-四链体rna荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111995621A
CN111995621A CN202010873436.7A CN202010873436A CN111995621A CN 111995621 A CN111995621 A CN 111995621A CN 202010873436 A CN202010873436 A CN 202010873436A CN 111995621 A CN111995621 A CN 111995621A
Authority
CN
China
Prior art keywords
benzo
derivative
trimethyl
indole
quadruplex
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010873436.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111995621B (zh
Inventor
张艺瀚
卢宇靖
郑伯鑫
佘梦婷
钟冬晓
黄玄贺
龙威
陈翠翠
陈泽鑫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong University of Technology
Original Assignee
Guangdong University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong University of Technology filed Critical Guangdong University of Technology
Priority to CN202010873436.7A priority Critical patent/CN111995621B/zh
Publication of CN111995621A publication Critical patent/CN111995621A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111995621B publication Critical patent/CN111995621B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D417/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00
    • C07D417/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings
    • C07D417/06—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, at least one ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for by group C07D415/00 containing two hetero rings linked by a carbon chain containing only aliphatic carbon atoms
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N21/6456—Spatial resolved fluorescence measurements; Imaging
    • G01N21/6458—Fluorescence microscopy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N2021/6417—Spectrofluorimetric devices
    • G01N2021/6421—Measuring at two or more wavelengths

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plural Heterocyclic Compounds (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

本发明属于G‑四链体RNA检测技术领域，公开了一种用于G‑四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用。所述苯并吲哚衍生物的分子结构如式(Ⅰ)所示：
Figure DDA0002651862920000011
其中，R选自羟基、酰胺基、羧基或磷酸基，所述n为碳原子数，n＝1～6。本发明的苯并吲哚衍生物可作为荧光探针能够对细胞中的G‑四链体RNA进行染色，而且检测过程不受其他组分的干扰，具有荧光强度高、抗干扰能力强的特点，在体内外能够特异性识别G‑四链体RNA；同时苯并吲哚衍生物的制备过程简单、成本低廉，并且结构稳定，便于储存，在G‑四链体RNA生物学功能研究上具有广阔的应用前景。

Description

一种用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备 方法和应用
技术领域
本发明属于G-四链体RNA检测技术领域，更具体地，涉及一种用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用。
背景技术
核酸(Nucleic acids)是一种通常位于细胞核内的大型生物分子，主要负责生物体遗传信息的携带和传递，是脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)的总称。核酸存在于所有动植物细胞、微生物和病毒、噬菌体内，是生命的最基本物质之一，对生物的成长、遗传、变异等现象起着重要的决定作用。G-四链体(G-quadruplex)是由富含鸟嘌呤G的DNA或RNA序列形成的二级结构，包括平行的G4，反平行的G4以及混合结构的G4，因而呈现了多型性。人体中有大量的富G序列，主要分布于端粒和原癌基因启动子区域，这些序列与细胞调控过程紧密相关。
RNA作为重要的信息和功能分子，参与基因反转录、基因调控、蛋白质翻译等诸多生物学过程，而G-四链体广泛分布在RNA的各个位置，五成以上的信使RNA(mRNA)带有可形成G-四链体的基因序列，特别是mRNA非翻译区(UTR)3′-UTR及5′-UTR。UTR区的G-四链体的密度是蛋白编码区的4～5倍，鉴于UTR对RNA的转录过程、转录后修饰、细胞内转运以及翻译过程的重要作用，推测G-四链体结构可能参与RNA表达调控。生物学实验已经发现，由5'和3'-UTR形成的G-四链体可以抑制30-70％mRNA的翻译。G-四链体可能通过结合一些蛋白质因子和microRNA(miRNA)抑制核糖体的形成，从而调节蛋白质的表达效率。此外，有研究表明，人体内G-四链体DNA的含量为G-四链体RNA的含量的千分之一。因此，可以在体内或体外实验中特异性检测G-四链体RNA的存在，这对于研究G-四链体RNA的生物学功能和开发靶向G四链体RNA的抗癌药物等方面都起着非常重要的作用。
当前，对于体内和体外检测G-四链体DNA结构的研究已经取得了一定的进展，甚至有一些荧光分子已经能够实现G-四链体DNA的体内和体外检测。然而，关于荧光探针在体内或体外能特异性识别G-四链体RNA的报道很少，鉴于G-四链体RNA的可能存在重要的生物学功能，因此，设计和合成靶向G-四链体RNA的荧光探针来追踪G-四链体RNA在体内外的动态折叠过程以及对生物体正常生命活动的影响显得尤为重要。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物，该苯并吲哚衍生物可作为在体内外有特异选择性检测G-四链体RNA的荧光探针。
本发明另一目的在于提供上述苯并吲哚衍生物的制备方法。
本发明再一目的在于提供上述的苯并吲哚衍生物的应用，该苯并吲哚衍生物可作为荧光探针在体内外特异性地识别G-四链体RNA，并不受其它组分的干扰，可以实现对G-四链体RNA的实时检测。
本发明的目的通过下述技术方案来实现：
一种用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物，所述苯并吲哚衍生物的分子结构如式(Ⅰ)所示：
Figure BDA0002651862900000021
其中，R选自羟基、酰胺基、羧基或磷酸基，所述n为碳原子数，n＝1～6。
优选地，所述R为羧基，n＝1；R为羧基，n＝2；R为酰胺，n＝1时，所述苯并吲哚衍生物分别为BYBC-1、BYBC-2、BYBX，其分子结构如式(a)、(b)和(c)所示；
Figure BDA0002651862900000022
所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物的制备方法，包括以下步骤：
S1.将2-甲硫基苯并噻唑和碘甲烷溶于有机溶剂A中，在60～90℃反应8～16h，反应结束后加入乙酸乙酯析出固体，收集析出的固体，得到3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)；
S2.将1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚(Ⅵ)和溴代酰化物(Ⅶ)溶于有机溶剂B中，在80～120℃反应8～16h，反应结束后加入乙酸乙酯析出固体，收集析出的固体，得到1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物(Ⅷ)；
S3.将3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)和1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物(Ⅷ)溶解于有机溶剂C中，在催化剂的存在下，在60～90℃反应8～16h，反应结束后加入乙酸乙酯析出固体，收集析出的固体后进行重结晶，得到苯并吲哚衍生物(Ⅰ)；
优选地，步骤S1中所述有机溶剂A为乙腈、二甲基亚砜、环丁砜或甲苯中的一种以上。
优选地，步骤S2中所述的溴代酰化物(Ⅶ)为2-溴乙酸、3-溴乙酸或2-溴乙酰胺；所述有机溶剂B为乙腈、环丁砜或甲苯中的一种以上。
优选地，步骤S3中所述1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物(Ⅷ)为1,1,2-三甲基-3-(羧甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(X)、1,1,2-三甲基-3-(2-羧乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅺ)、1,1,2-三甲基-3-(2-氨基-2-氧代乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅻ)；所述有机溶剂C为乙腈或/和二甲基甲酰胺；所述催化剂为三乙胺、哌啶、4-甲基哌啶或吡啶中的一种以上。
更为优选地，所述2-甲硫基苯并噻唑和碘甲烷的摩尔比为1：2；在该反应中，碘甲烷需要过量以保证反应完全，同时碘甲烷具有一定的挥发性，在避免浪费的前提下，摩尔比为1：2能保证节约且反应完全。
优选地，步骤S1中所述2-甲硫基苯并噻唑和碘甲烷的摩尔比为1：(1.2～3)；所述碘甲烷和有机溶剂A的体积比为1：(6～10)；步骤S2中所述1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚(Ⅵ)和溴代酰化物(Ⅶ)的摩尔比为1：(1.2～3)；所述1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚(Ⅵ)和溴代酰化物(Ⅶ)的总量和有机溶剂B的摩尔比为1：(10～20)。
更为优选地，所述1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚(Ⅵ)和溴代酰化物(Ⅶ)的摩尔比为1：2。在该反应中，相对容易处理除去的溴代酰化物(Ⅶ)需要过量以保证反应完全，同时溴代酰化物(Ⅶ)容易被潮解，在避免浪费的前提下，摩尔比为1：2能保证节约且反应完全。
优选地，步骤S3中所述3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)和1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物(Ⅷ)的摩尔比为(1～2)：1；所述3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)和1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物(Ⅷ)的总量和有机溶剂C的摩尔比为1：(20～40)；所述催化剂和3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)的摩尔比为1：(1～3)。
更为优选地，所述3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)和1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物(Ⅷ)的摩尔比为1：1；化合物(Ⅴ)和(Ⅷ)都相对稳定，在摩尔比为1：1的情况下能反应完全，且减轻了后处理的难度。
更为优选地，所述催化剂和3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)的摩尔比为1：3。当催化剂与(Ⅴ)的摩尔比低于1：3时，反应时间需要明显加长，同时考虑到TEA的毒性，故使用1：3的摩尔比的效果更好。
所述的苯并吲哚衍生物作为荧光探针在体内外特异性检测G-四链体RNA中的应用。
优选地，所述G-四链体RNA为bcl2、VEGF或NRAS中的一种以上。
本发明的化合物(Ⅴ)、化合物(Ⅵ)、化合物(Ⅶ)、化合物(Ⅷ)的分子结构式如下所示：
Figure BDA0002651862900000041
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的苯并吲哚衍生物作为荧光探针在体内外可以特异性地检测识别G-四链体RNA，而且检测过程不受其他组分的干扰，具有荧光强度高、抗干扰能力强的特点。
2.本发明的苯并吲哚衍生物的制备过程简单、成本低廉，并且结构稳定，便于储存，在G-四链体RNA生物学功能研究上具有广阔的应用空间。
附图说明
图1为实施例5中化合物BYBC-1的氢谱。
图2为实施例6中化合物BYBC-2的氢谱。
图3为实施例7中化合物BYBX的氢谱。
图4为实施例5-7合成的化合物滴定不同类型核酸的荧光柱状图。
图5为实施例5-7合成的化合物在缓冲液中对不同核酸的荧光效果图。
图6为实施例6中化合物在宫颈癌细胞-海拉细胞(Hela)及该化合物在宫颈癌细胞-海拉细胞(Hela)中RNase酶解、DNase酶解成像图。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
实施例1：3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)的合成
称取1g(1.103mmol/L)的2-甲硫基苯并噻唑(Ⅸ)置于防爆瓶中，8mL乙腈作为溶剂，超声振荡使两者混合均匀；通风橱条件下，加入碘甲烷(2.206mmol/L)，将反应体系置于油浴锅中在90℃并打开磁力搅拌反应8h；反应结束后，体系冷却至室温，再加入10mL乙酸乙酯充分振荡，静置15min，析出固体，真空过滤，并用5mL乙酸乙酯冲洗滤饼，烘干，制得1.07g白色固体3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)，反应方程式如式(1)所示，薄板层析显示无副产物，粗产率为60％。
Figure BDA0002651862900000051
实施例2：1,1,2-三甲基-3-(羧甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(X)的合成
称取0.2g(0.956mmol/L)的1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚(Ⅵ)和0.266g(1.292mmol/L)的2-溴乙酸于防爆瓶中，2mL乙腈作为溶剂，超声3min使两者混合均匀，将反应体系置于由于锅中在90℃并打开磁力搅拌反应8h；反应结束后，体系冷却至室温后，加5mL乙酸乙酯充分振荡，静置15min，析出固体，真空过滤，并用3mL乙酸乙酯冲洗滤饼，烘干得到0.252g灰黑色固体1,1,2-三甲基-3-(羧甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(X)，反应方程式如式(2)所示，薄板层析显示无副产物，粗产率为76％。
Figure BDA0002651862900000061
实施例3：1,1,2-三甲基-3-(2-羧乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅺ)的合成
称取0.2g(0.956mmol/L)的1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚(Ⅵ)和0.292g(1.292mmol/L)的3-溴丙酸于防爆瓶中，2mL乙腈作为溶剂，超声3min使两者混合均匀，将反应体系置于由于锅中在90℃并打开磁力搅拌反应8h；待反应结束后，体系冷却至室温后，加5mL乙酸乙酯充分振荡，静置15min，析出固体，真空过滤，并用3mL乙酸乙酯冲洗滤饼，烘干得到0.277g灰黑色固体1,1,2-三甲基-3-(2-羧乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅺ)，反应方程式如式(3)所示，薄板层析显示无副产物，粗产率为80％。反应方程式如下：
Figure BDA0002651862900000062
实施例4：1,1,2-三甲基-3-(2-氨基-2-氧代乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅻ)的合成
称取0.2g(0.956mmol/L)的1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚(Ⅵ)和0.264g(1.292mmol/L)的2-溴乙酰胺于防爆瓶中，2mL乙腈作为溶剂，超声3min使两者混合均匀，将反应体系置于由于锅中在90℃并打开磁力搅拌反应8h；待反应结束后，体系冷却至室温后，加5mL乙酸乙酯充分振荡，静置15min，析出固体，真空过滤，并用3mL乙酸乙酯冲洗滤饼，烘干得到0.256g灰黑色固体1,1,2-三甲基-3-(2-氨基-2-氧代乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅻ)，反应方程式如式(4)所示，薄板层析显示无副产物，粗产率为77％。
Figure BDA0002651862900000071
实施例5化合物BYBC-1(a)的合成
称取0.2g(0.618mmol/L)实施例1所得3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)和0.215g(0.618mmol/L)实施例2所得1,1,2-三甲基-3-(羧甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(X)于防爆瓶中，加入30μL(0.206mmol/L)三乙胺(TEA)和3ml二甲基甲酰胺(DMF)溶解，超声3min使之混合均匀，将反应体系置于油浴锅中在75℃并打开磁力搅拌反应8h；待反应结束后，体系冷却至室温后，加入5mL乙酸乙酯充分振荡，静置15min，析出固体，真空过滤，并用3mL乙酸乙酯冲洗滤饼，将得到的固体进行重结晶，得到0.23g红棕色固体1,1-二甲基-3-(羧甲基)-2-((3-甲基苯并[d]噻唑-2(3H)-亚烷基)甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵，简写为BYBC-1(a)，反应方程式如式(5)所示，粗产率为75％。
图1为实施例5中化合物BYBC-1的氢谱。从图1可知，氢谱数据为：1H NMR(400MHz,DMSO)δ8.24(d,J＝8.4Hz,1H),8.18(d,J＝7.9Hz,1H),8.10(dd,J＝14.7,8.5Hz,2H),7.97(d,J＝8.3Hz,1H),7.76(d,J＝8.7Hz,1H),7.71(dd,J＝14.0,5.9Hz,1H),7.66(d,J＝7.7Hz,1H),7.59–7.49(m,2H),6.21(s,1H),4.07(s,3H),3.72(s,3H),1.93(s,6H)。
Figure BDA0002651862900000072
实施例6化合物BYBC-2(b)的合成
称取0.2g(0.618mmol/L)实施例1所得3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)和0.217g(0.618mmol/L)实施例3所得1,1,2-三甲基-3-(2-羧乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅺ)于防爆瓶中，加入30μL(0.206mM)三乙胺(TEA)和3ml二甲基甲酰胺(DMF)溶解，超声3min使之混合均匀，将反应体系置于油浴锅中正在75℃并打开磁力搅拌反应8h；待反应结束后，体系冷却至室温后，加入5mL乙酸乙酯充分振荡，静置15min，析出固体，真空过滤，并用3mL乙酸乙酯冲洗滤饼，将得到的固体进行重结晶，得到0.25g红棕色固体1,1-二甲基-3-(2-羧乙基)-2-((3-甲基苯并[d]噻唑-2(3H)-亚烷基)甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵，简写为BYBC-2(b)，反应方程式如式(6)所示，粗产率为79％。
图2为实施例6中化合物BYBC-2的氢谱。从图2可知，氢谱数据为：1H NMR(400MHz,DMSO)δ12.57(s,1H),8.20(t,J＝8.0Hz,2H),8.07(dd,J＝8.4,5.1Hz,2H),8.00(d,J＝8.4Hz,1H),7.73(t,J＝8.7Hz,2H),7.67(t,J＝7.3Hz,1H),7.58(t,J＝7.7Hz,1H),7.52(t,J＝7.5Hz,1H),6.26(s,1H),4.55(t,J＝6.7Hz,2H),4.09(s,3H),2.80(t,J＝6.7Hz,2H),2.05(s,6H)。
Figure BDA0002651862900000081
实施例7化合物BYBX(c)的合成
称取0.2g(0.618mmol/L)实施例1所得3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物(Ⅴ)和0.215g(0.618mmol/L)实施例4所得1,1,2-三甲基-3-(2-氨基-2-氧代乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵(Ⅻ)于防爆瓶中，加入30μL(0.206mM)三乙胺(TEA)和3ml二甲基甲酰胺(DMF)溶解，超声3min使之混合均匀，将反应体系置于油浴锅中在75℃并打开磁力搅拌反应8h；待反应结束后，体系冷却至室温后，加入5mL乙酸乙酯充分振荡，静置15min，析出固体，真空过滤，并用3mL乙酸乙酯冲洗滤饼，将得到的固体进行重结晶，得到0.236g红棕色固体1,1-二甲基-3-(2-氨基-2-氧代乙基)-2-((3-甲基苯并[d]噻唑-2(3H)-亚烷基)甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵，简写为BYBX(c)，反应方程式如式(7)所示，粗产率为77％。
图3为实施例7中化合物BYBX的氢谱。从图3可知，氢谱数据为：1H NMR(400MHz,DMSO)δ8.20(s,2H),8.01(d,J＝26.3Hz,4H),7.70(d,J＝23.6Hz,2H),7.57(s,4H),6.12(s,1H),4.97(s,2H),4.03(s,3H),2.05(s,6H)。
Figure BDA0002651862900000091
实施例8实施例5-7合成的化合物作为荧光探针对不同核酸选择性的荧光光谱
将实施例5-7合成的化合物BYBC-1、BYBC-2和BYBX分别稀释成浓度为1μmol/L，再加入不同种类的核酸用荧光分光光度计(狭缝宽度＝10，扫描速度＝200nm，化合物BYBC-1：Ex＝457nm；化合物BYBC-2：Ex＝457nm；化合物BYBCX：Ex＝457nm)测出其各自的荧光强度。图4为实施例5-7合成的化合物滴定不同类型核酸的荧光柱状图。其中，(A)为BYBC-1，(B)为BYBC-2，(C)为BYBX。不同类型核酸如表1所示，分别为dt21、da21、4a4t、4at、ds12、DNAhairpin、RNA hairpin、rRNA、bcl2、Tel22、VEGF及NRAS共12种。从图4可以看出，在体外条件下，化合物BYBC-1、BYBC-2及BYBX在体外实验中对G-四链体RNA的选择性大大提高，具有很好的核酸区分性。
实施例9实施例5-7合成的化合物分别在水溶液中对不同核酸进行检测
将实施例5-7合成的化合物BYBC-1、BYBC-2和BYBX分别稀释成浓度为1μmol/L，再加入不同种类的核酸，用紫外灯观察三种化合物使不同核酸的发光程度。图5为实施例5-7合成的化合物在缓冲液中对不同核酸的荧光效果图。其中，不同类型核酸为dt21、ds12、rRNA、RNA hairpin、RNA Tel22、RNA bcl2、RNA VEGF及RNA NRAS共8种。从图5可以看出，在水溶液中，化合物BYBC-1、BYBC-2及BYBX对G-四链体RNA-bcl2、VEGF以及NRAS的响应程度明显高于其它非G-四链体RNA核酸，具有很好的核酸区分性。
表1核酸序列
Figure BDA0002651862900000101
实施例10化合物BYBC-2细胞成像实验
将宫颈癌细胞-海拉细胞(Hela)接种在6孔板中的细胞培养液，使细胞的密度约为5000个/mL，然后在37℃、5％CO2环境下培养70h。接着弃去上步6孔板中的细胞培养液，用预冷的1×PBS洗3次，然后再加入预冷的纯甲醇1.5mL常温避光放置5min。弃去上步6孔板中的溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入1mL5uM的化合物BYBC-2然后放置30min。弃去上步6孔板中的化合物溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入5uM的DAPI溶液1mL并37℃放置5min，然后再用预冷的1×PBS洗6次，每次浸泡5min，最后在倒置荧光显微镜下观察细胞染色情况。
将宫颈癌细胞-海拉细胞(Hela)接种在6孔板中的细胞培养液，使细胞的密度约为5000个/mL，然后在37℃、5％CO2环境下培养70h。接着弃去上步6孔板中的细胞培养液，用预冷的1×PBS洗3次，然后再加入预冷的纯甲醇1.5mL常温避光放置5min。弃去上步6孔板中的溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入1mL 5uM的化合物BYBC-2然后放置30min。弃去上步6孔板中的化合物溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入5uM的DAPI溶液1mL并37℃放置5min，然后再用预冷的1×PBS洗6次，每次浸泡5min。弃去上步6孔板中的DAPI溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入DNase溶液1mL并37℃放置1h。弃去上步6孔板中的溶液，用1×PBS洗3次，每次5分钟，最后在倒置荧光显微镜下观察细胞染色情况最后在倒置荧光显微镜下观察细胞染色情况。
将宫颈癌细胞-海拉细胞(Hela)接种在6孔板中的细胞培养液，使细胞的密度约为5000个/mL，然后在37℃、5％CO2环境下培养70h。接着弃去上步6孔板中的细胞培养液，用预冷的1×PBS洗3次，然后再加入预冷的纯甲醇1.5mL常温避光放置5min。弃去上步6孔板中的溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入1mL 5uM的化合物BYBC-2然后放置30min。弃去上步6孔板中的化合物溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入5uM的DAPI溶液1mL并37℃放置5min，然后再用预冷的1×PBS洗6次，每次浸泡5min。弃去上步6孔板中的DAPI溶液，用预冷的1×PBS洗3次，在上述6孔板中加入RNase溶液1mL并37℃放置1h。弃去上步6孔板中的溶液，用1×PBS洗3次，每次5分钟，最后在倒置荧光显微镜下观察细胞染色情况最后在倒置荧光显微镜下观察细胞染色情况。
图6为实施例6中化合物在宫颈癌细胞-海拉细胞(Hela)及该化合物在宫颈癌细胞-海拉细胞(Hela)中RNase酶解、DNase酶解成像图。从图6中可看出，化合物BYBC-2在Hela细胞中主要染色位置为细胞质，这与G-四链体RNA主要分布在细胞质是一致的。当加入DNA酶酶解之后，染色并没有消失。相反地，加入RNA酶酶解之后，细胞染色消失了，这说明化合物BYBC-2染色的是RNA，再结合图4的结果，可以得出化合物BYBC-2可以在细胞中选择性的结合G-四链体RNA，并产生荧光。
本发明的结果说明，苯并吲哚衍生物对G-四链体RNA具有较高的特异性，可以在体内外特异性地区分G-四链体RNA和非G-四链体RNA。因此，可以开发成G-四链体RNA荧光探针，在体内外对G-四链体RNA的动态折叠过程进行追踪，研究其对生物体生命活动的影响。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合和简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物，其特征在于，所述苯并吲哚衍生物的分子结构如式(Ⅰ)所示：
Figure FDA0002651862890000011
其中，R选自羟基、酰胺基、羧基或磷酸基，所述n为碳原子数，n＝1～6。
2.根据权利要求1所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物，其特征在于，所述R为羧基，n＝1；R为羧基，n＝2；R为酰胺，n＝1时，所述苯并吲哚衍生物分别为BYBC-1、BYBC-2、BYBX，其分子结构如式(a)、(b)和(c)所示；
Figure FDA0002651862890000012
3.根据权利要求1或2所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将2-甲硫基苯并噻唑和碘甲烷溶于有机溶剂A中，在60～90℃反应8～16h，反应结束后加入乙酸乙酯析出固体，收集析出的固体，得到3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物；
S2.将1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚和溴代酰化物溶于有机溶剂B中，在80～120℃反应8～16h，反应结束后加入乙酸乙酯析出固体，收集析出的固体，得到1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物；
S3.将3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物和1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物溶解于有机溶剂C中，在催化剂的存在下，在60～90℃反应8～16h，反应结束后加入乙酸乙酯析出固体，收集析出的固体后进行重结晶，得到苯并吲哚衍生物。
4.根据权利要求3所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述有机溶剂A为乙腈、二甲基亚砜、环丁砜或甲苯中的一种以上。
5.根据权利要求3所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述的溴代酰化物为2-溴乙酸、3-溴乙酸或2-溴乙酰胺；所述有机溶剂B为乙腈、环丁砜或甲苯中的一种以上。
6.根据权利要求3所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物为1,1,2-三甲基-3-(羧甲基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵、1,1,2-三甲基-3-(2-羧乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵、1,1,2-三甲基-3-(2-氨基-2-氧代乙基)-1H-苯并[e]吲哚-3-溴化铵；所述有机溶剂C为乙腈或/和二甲基甲酰胺；所述催化剂为三乙胺、哌啶、4-甲基哌啶或吡啶中的一种以上。
7.根据权利要求3所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述2-甲硫基苯并噻唑和碘甲烷的摩尔比为1：(1.2～3)；所述碘甲烷和有机溶剂A的体积比为1：(6～10)；步骤S2中所述1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚和溴代酰化物的摩尔比为1：(1.2～3)；所述1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚和溴代酰化物的总量和有机溶剂B的摩尔比为1：(10～20)。
8.根据权利要求3所述的用于G-四链体RNA荧光探针的苯并吲哚衍生物的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物和1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物的摩尔比为(1～2)：1；所述3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物和1,1,2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚衍生物的总量和有机溶剂C的摩尔比为1：(20～40)；所述催化剂和3-甲基-2-(甲硫基)苯并[d]噻唑碘化物的摩尔比为1：(1～3)。
9.权利要求1或2所述的苯并吲哚衍生物作为荧光探针在体内外特异性检测G-四链体RNA中的应用。
10.根据权利要求9所述的苯并吲哚衍生物作为荧光探针在体内外特异性检测G-四链体RNA中的应用，其特征在于，所述G-四链体RNA为bcl2、VEGF或NRAS中的一种以上。
CN202010873436.7A 2020-08-26 2020-08-26 一种用于g-四链体rna荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用 Active CN111995621B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010873436.7A CN111995621B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种用于g-四链体rna荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010873436.7A CN111995621B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种用于g-四链体rna荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111995621A true CN111995621A (zh) 2020-11-27
CN111995621B CN111995621B (zh) 2022-09-13

Family

ID=73471592

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010873436.7A Active CN111995621B (zh) 2020-08-26 2020-08-26 一种用于g-四链体rna荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111995621B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112898963A (zh) * 2021-02-01 2021-06-04 中南大学 一种检测粘度的荧光探针及其制备方法和应用
CN113200904A (zh) * 2021-04-28 2021-08-03 广东工业大学 一种吲哚类化合物及其制备方法与应用
CN113773302A (zh) * 2021-08-24 2021-12-10 广东工业大学 一种喹啉类化合物及其制备方法与应用
CN115611882A (zh) * 2021-07-13 2023-01-17 深圳大学 一种荧光化合物及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140142147A1 (en) * 2011-07-18 2014-05-22 Georgia State University Research Foundation Carbocyanines for G-Quadruplex DNA Stabilization and Telomerase Inhibition
CN106632304A (zh) * 2016-12-15 2017-05-10 山东省科学院新材料研究所 一种双光子rna荧光探针及其在活细胞成像中的应用
CN106674195A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 安徽大学 一种苯并吲哚衍生物双光子荧光探针及其制备方法和用途

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140142147A1 (en) * 2011-07-18 2014-05-22 Georgia State University Research Foundation Carbocyanines for G-Quadruplex DNA Stabilization and Telomerase Inhibition
CN106632304A (zh) * 2016-12-15 2017-05-10 山东省科学院新材料研究所 一种双光子rna荧光探针及其在活细胞成像中的应用
CN106674195A (zh) * 2016-12-26 2017-05-17 安徽大学 一种苯并吲哚衍生物双光子荧光探针及其制备方法和用途

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
季维 等: "作为生物探针的噻唑橙类化合物的合成及光谱性质研究", 《天津理工大学学报》 *
邓强: "新型菁类 G-四链体荧光探针的设计与性能", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112898963A (zh) * 2021-02-01 2021-06-04 中南大学 一种检测粘度的荧光探针及其制备方法和应用
CN112898963B (zh) * 2021-02-01 2022-04-22 中南大学 一种检测粘度的荧光探针及其制备方法和应用
CN113200904A (zh) * 2021-04-28 2021-08-03 广东工业大学 一种吲哚类化合物及其制备方法与应用
CN113200904B (zh) * 2021-04-28 2022-03-25 广东工业大学 一种吲哚类化合物及其制备方法与应用
CN115611882A (zh) * 2021-07-13 2023-01-17 深圳大学 一种荧光化合物及其制备方法和应用
CN113773302A (zh) * 2021-08-24 2021-12-10 广东工业大学 一种喹啉类化合物及其制备方法与应用
CN113773302B (zh) * 2021-08-24 2022-12-20 广东工业大学 一种喹啉类化合物及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN111995621B (zh) 2022-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111995621B (zh) 一种用于g-四链体rna荧光探针的苯并吲哚衍生物及其制备方法和应用
US10935498B1 (en) Fluorescent probe for detecting nitroreductase and preparation method and use thereof in enzymatic reaction
JP7227741B2 (ja) カルボキシｘローダミン類似体
JP5711218B2 (ja) 新規インジケータ系
CN113200904B (zh) 一种吲哚类化合物及其制备方法与应用
Gao et al. Development of a two-photon carbazole derivative probe for fluorescent visualization of G-quadruplex DNA in cells
CN107311977B (zh) 一种吲哚乙烯类化合物及其制备方法和应用
CN110606862B (zh) 特异性检测rna g-四链体的铂络合物荧光探针、制备方法和应用
CN110627715B (zh) 一种喹啉芳香乙烯类衍生物及在制备荧光染料和荧光探针中的应用
JP3425623B2 (ja) Ｄｎａの蛍光標識プローブ、蛍光標識プラスミド
CN109913206A (zh) 一种rna荧光探针及其制备方法和应用
CN111892588B (zh) 一种吲哚-苯并噻唑衍生物及其制备方法和应用
CN103725758B (zh) 一种近红外生物荧光染料在活细胞成像中的应用
CN110642848B (zh) 可见光与近红外荧光染料的合成与其应用
Yu et al. Microenvironment‐Sensitive Fluorescent Ligand Binds Ascaris Telomere Antiparallel G‐Quadruplex DNA with Blue‐Shift and Enhanced Emission
CN107311916B (zh) 一种核糖体rRNA双光子荧光探针-季铵盐三联吡啶衍生物及其制备方法和用途
CN108264502B (zh) 喹啉咔唑类荧光染料及其制法和应用
Gu et al. Synthesis, crystal structure and spectral properties of thiazole orange derivative
Rong et al. A bichromophoric squaraine based NIR fluorescent probe for G-quadruplex in living cells
JP4043362B2 (ja) 新規なフェロセン化多環式炭化水素誘導体、並びに新規なフェロセン化ナフタレンジイミド誘導体、その製造方法及び該誘導体からなるインターカレータ及び遺伝子の電気化学的検出方法
WO2022100716A1 (zh) 菁类化合物、含菁类化合物的染料以及菁类化合物的应用
US6617458B2 (en) Alpha cyano methine and polymethine dyes for the labeling of biological subtrates
CN115073423B (zh) 一种喹啉衍生物及其制备方法和应用
EP4137794A1 (en) Cyanine dyes and their usage for in vivo staining of microorganisms and other living cells
CN112079827B (zh) 一种噻唑橙衍生物及其制备和在线粒体中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant