CN114539215B

CN114539215B - 一种部花菁类荧光探针、制备方法及应用

Info

Publication number: CN114539215B
Application number: CN202210006576.3A
Authority: CN
Inventors: 葛景园; 马尧庚; 陈忠研; 陈静; 黄文静; 陈玉洁
Original assignee: Wenzhou University
Current assignee: Wenzhou University
Priority date: 2022-01-05
Filing date: 2022-01-05
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2042-01-05
Also published as: CN114539215A

Abstract

本发明属于荧光探针制备以及应用技术领域，具体涉及一种部花菁类荧光探针、制备方法及应用。本发明提供的部花菁类荧光探针，其可用于溶剂极性的检测和非酒精性脂肪肝的检测诊断，检测过程简单、方便、可靠。

Description

一种部花菁类荧光探针、制备方法及应用

技术领域

本发明属于荧光探针制备以及应用技术领域，具体涉及一种部花菁类荧光探针、制备方法及应用。

背景技术

非酒精性脂肪肝已成为最常见的慢性肝病，约占总人口的25％。如果不能进行及时、有效的干预，非酒精性脂肪肝容易发展成肝硬化甚至肝癌。因此实现非酒精性脂肪肝的早期诊断具有重要的意义。脂肪细胞内脂肪累计过多是引起脂肪肝的重要原因。目前临床上主要通过B超成像实现非酒精性脂肪肝的诊断，但受限于声学成像的限制，其分辨率较低。相比之下，荧光检测具有灵敏度高、实时原位追踪和分辨率高等优点，因此在非酒精性脂肪肝的诊断方面具有重要的应用前景。目前报道的脂肪肝成像荧光探针发射波长多处于可见光区，成像深度浅，成像结果容易受生物体自发荧光干扰。而且传统的脂肪肝成像探针多数是强度变化型探针，单一波长的变化容易受探针局部浓度等因素的影响。因此开发近红外、比例计量型荧光探针用于非酒精性脂肪肝的早期诊断意义重大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种部花菁类荧光探针、制备方法及应用。

本发明所采取的技术方案如下：一种部花菁类荧光探针，其化学式结构如下：

如上所述的部花菁类荧光探针的制备方法，所述部花菁类荧光探针为化合物5与1，4-二甲基吡啶碘化物、哌啶溶解在乙醇中反应得到的；

化合物5的化学式结构如下：

化合物5与1，4-二甲基吡啶碘化物、哌啶溶解在乙醇中加热至回流反应。

所述化合物5为化合物2和化合物4溶解在甲苯和乙酸的混合物中反应得到；

化合物2的化学式结构如下：

化合物4的化学式结构如下：

所述化合物2为环己酮与三氯氧化磷在二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶液中反应得到。

所述化合物2的制备过程包括以下步骤：在-20-0℃条件下，在二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶液中添加三氯氧化磷，搅拌，然后加入环己酮，加热至60-100℃进行反应，反应结束后将反应体系倒入冰水中过夜，过滤产物，用石油醚和冷水洗涤，得到化合物2。

所述化合物4为2，3，3-三甲基-吲哚和碘乙烷，溶解在甲苯中，加热至回流反应得到。

化合物2和化合物4溶解在甲苯和乙酸的混合物中，加热至100-120℃进行反应，反应结束后，加水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取，然后用硅胶柱纯化得到化合物5。

如上所述的部花菁类荧光探针用于检测溶剂极性的应用。

如上所述的部花菁类荧光探针在制备用于非酒精性脂肪肝的诊断产品的应用。

本发明的有益效果如下：本发明提供的部花菁类荧光探针，其可用于溶剂极性的检测和非酒精性脂肪肝的检测诊断，检测过程简单、方便、可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。

图1是化合物5的¹H NMR图；

图2是化合物5的¹³C NMR图；

图3是探针Cy-Mp的¹H NMR图；

图4是探针Cy-Mp的¹³C NMR图；

图5是探针Cy-Mp在不同比例1,4-二氧六环/H₂O混合物中的荧光光谱变化图；

图6是探针Cy-Mp在不同干扰物种存在下的荧光强度比值信号F₈₁₀/F₇₄₀；

图7是探针Cy-Mp通过尾静脉给药一小时后在小鼠脏器的分布情况；

图8是探针Cy-Mp通过尾静脉给药一小时后对正常小鼠和非酒精性脂肪肝模型小鼠的肝脏荧光成像图和双通道的信号比值。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

实施例1探针Cy-Mp的制备：

(1)化合物2的合成：

在-10℃条件下，向装有18mL二氯甲烷和18mL二甲基甲酰胺的混合溶液缓慢滴加三氯氧磷(15mL，161mmol)，反应继续搅拌1h，随后再加入环己酮(4.5mL，43mmol)，将混合溶液加热至80℃反应24h。反应结束后将反应体系倒入冰水中过夜，过滤产物，用石油醚和冷水洗涤，获得黄色化合物2(4.9g，66.1％)。

(2)化合物4的合成：

量取甲苯(30mL)于圆底烧瓶中，加入2,3,3-三甲基-3H-吲哚(7.2mL，45mmol)和碘乙烷(6mL，75mmol)，回流24小时。冷却至室温，过滤产品，用乙酸乙酯，获得红色化合物4(8.7g，61.5％)。

(3)化合物5的合成：

分别称取步骤1得到的产物2(344mg，2mmol)和步骤2得到的产物4(630mg，2mmol)于圆底烧瓶中，加入20mL甲苯和乙酸的混合液(v/v＝3∶1)，使其溶解，所得溶液在110℃下反应4小时。反应结束后，加水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取。所得有机物用硅胶柱纯化(乙酸乙酯∶石油醚＝20∶1)得到红色固体(205.4mg，30.0％)。结构确证见图1和图2，¹H NMR(500MHz,CDCl₃,δ)δ10.25(s,1H),7.84(d,J＝13.0Hz,1H),7.23–7.19(m,2H),6.94(t,J＝7.5Hz,1H),6.71(d,J＝7.5Hz,1H),5.52(d,J＝13.0Hz,1H),3.75(q,J＝7.5Hz,2H),2.58(t,J＝6.0Hz,2H),2.49(t,J＝6.0Hz,2H),1.79–1.76(m,2H),1.66(s,6H),1.28(t,J＝7.5Hz,3H).¹³C NMR(125MHz,CDCl₃,δ)190.8,161.7,148.7,143.6,139.4,131.3,128.5,127.9,123.0,121.8,120.9,106.7,92.5,46.6,37.1,28.3,26.7,24.6,21.0,11.1

(4)探针Cy-Mp的合成:

分别称取步骤3所得的化合物5(102.6mg，0.3mmol)、1，4-二甲基吡啶碘化物(105.8mg，0.45mmol)和0.5mL哌啶于圆底烧瓶中，再加入乙醇(20mL)，溶解。将混合物溶液加热回流12小时。冷却至室温后，减压浓缩溶液。通过使用二氯甲烷：甲醇＝20：1作为洗脱剂进行硅胶柱纯化，获得蓝色固体化合物Cy-Mp(59.4mg，35.4％)。结构确证见图3和图4，¹HNMR(500MHz,CDCl₃,δ):8.84(d,J＝6.5Hz,2H),8.12(d,J＝15.5Hz,1H),7.78(d,J＝6.5Hz,2H),7.70(d,J＝12.5Hz,1H),7.20(t,J＝7.5Hz,2H),6.93(t,J＝7.5Hz,1H),6.70(d,J＝7.5Hz,1H),6.51(d,J＝15.5Hz,1H),5.53(d,J＝12.5Hz,1H),4.45(s,3H),3.74(q,J＝7.5Hz,2H),2.56(q,J＝6.0Hz,4H),1.87(t,J＝6.0Hz,2H),1.64(s,6H),1.26(t,J＝7.5Hz,3H).¹³C NMR(125MHz,CDCl₃,δ)161.3,153.7,144.0,143.5,142.4,140.0,1439.5,131.4,127.9,127.2,124.4,122.7,121.9,121.0,119.6,106.8,93.4,47.7,46.6,37.2,28.3,27.2,26.2,21.2,11.2.

实施例2溶剂极性的检测：

(1)探针溶液的配制：称取5.6mg的探针Cy-Mp于10mL的容量瓶中，使用DMSO定容配制为1.0mmol/L的溶液。

(2)极性响应性实验：探针Cy-Mp在不同比例的水(高极性)和1，4-二氧六环(低极性)混合溶液中的发射光谱，如图5a所示，探针在810nm处的发射强度随溶液的极性增加而增强。而740nm处的发射峰强度随溶液极性的增加先增加后减弱，两者的强度比值F₈₁₀/F₇₄₀可以很好的指示溶液极性的变化(图5b)。探针Cy-Mp的激发波长为600nm。

(3)择性实验：为了研究探针Cy-Mp的抗干扰能力，向探针(HEPES缓冲液：DMSO＝9:1,v/v,10μM)溶液中加入生命体系常见物种如Cu²⁺、Zn²⁺、Fe³⁺、K⁺、Mg²⁺、Ni²⁺、Na⁺、ClO^-、CO₃ ^2-、SO₄ ^2-、NO₂ ^-、NO₃ ^-、O₂ ^-、H₂O₂、Cys、Hcy等，考察干扰物种对探针荧光信号的影响。如图6所示，加入其它干扰物种对探针Cy-MP的荧光比值信号F₈₁₀/F₇₄₀几乎没有影响。

实施例3：非酒精性脂肪肝小鼠的荧光成像检测：

(2)探针在小鼠体内分布实验：为了研究探针Cy-Mp在小鼠体内的分布，我们通过尾静脉注射的方法，将探针(20μM，100μL)注入小鼠体内，一个小时后对小鼠进行解剖，取心、肝、脾、肺、肾进行荧光成像，使用600nm为激发光，收集790nm的发射信号。如图7所示，探针主要在小鼠的肝脏富集。

(3)探针对脂肪肝模型小鼠活体成像：为了研究探针Cy-Mp对正常小鼠和非酒精性脂肪肝小鼠的荧光成像区分，我们通过高脂饲料喂养并注射地塞米松磷酸钠溶液成功构建了脂肪肝疾病小鼠。随后通过尾静脉注射的方法，将探针(20μM，100μL)注入小鼠体内，一个小时后对正常小鼠和非酒精性脂肪肝小鼠进行活体荧光成像。使用600nm为激发光，收集710nm和790nm两个发射通道的信号。如图8所示，脂肪肝小鼠的肝脏部位发射出更强的荧光，通过710nm和790nm信号强度比值可以看出，脂肪肝小鼠肝脏的荧光信号比值F₇₁₀/F₇₉₀的强度明显大于正常小鼠肝脏的荧光信号比值。表明探针Cy-Mp可以实现正常肝脏与脂肪肝的成像区分。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims

1.一种部花菁类荧光探针，其特征在于：其化学式结构如下：

2.如权利要求1所述的部花菁类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述部花菁类荧光探针为化合物5与1，4-二甲基吡啶碘化物、哌啶溶解在乙醇中反应得到的；

化合物5的化学式结构如下：

3.根据权利要求2所述的部花菁类荧光探针的制备方法，其特征在于：化合物5与1，4-二甲基吡啶碘化物、哌啶溶解在乙醇中加热至回流反应。

4.根据权利要求2所述的部花菁类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述化合物5为化合物2和化合物4溶解在甲苯和乙酸的混合物中反应得到；

化合物2的化学式结构如下：

化合物4的化学式结构如下：

5.根据权利要求4所述的部花菁类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述化合物2为环己酮与三氯氧化磷在二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶液中反应得到。

6.根据权利要求5所述的部花菁类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述化合物2的制备过程包括以下步骤：在-20-0℃条件下，在二氯甲烷和二甲基甲酰胺的混合溶液中添加三氯氧化磷，搅拌，然后加入环己酮，加热至60-100℃进行反应，反应结束后将反应体系倒入冰水中过夜，过滤产物，用石油醚和冷水洗涤，得到化合物2。

7.根据权利要求4所述的部花菁类荧光探针的制备方法，其特征在于：所述化合物4为2，3，3-三甲基-吲哚和碘乙烷，溶解在甲苯中，加热至回流反应得到。

8.根据权利要求4所述的部花菁类荧光探针的制备方法，其特征在于：化合物2和化合物4溶解在甲苯和乙酸的混合物中，加热至100-120℃进行反应，反应结束后，加水淬灭反应，用乙酸乙酯萃取，然后用硅胶柱纯化得到化合物5。

9.如权利要求1所述的部花菁类荧光探针用于检测溶剂极性的应用。

10.如权利要求1所述的部花菁类荧光探针在制备用于非酒精性脂肪肝的诊断产品的应用。