CN114539222B - 一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成和作为近红外荧光探针在检测谷胱甘肽中的应用 - Google Patents

一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成和作为近红外荧光探针在检测谷胱甘肽中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种七甲川菁‑萘酰亚胺杂合体的合成和作为近红外荧光探针在检测谷胱甘肽中的应用。该探针以七甲川菁和萘酰亚胺为荧光骨架，以苯硫醚和磺酰胺为GSH的响应基团，将它们共轭连接构建荧光共轭体系Cyan‑S‑Nap。该探针与GSH反应时，分别在萘酰亚胺和花菁染料位点发生磺酰胺裂解反应和取代反应（双反应位点），产生荧光发射在可见光区和近红外区的荧光产物（双荧光通道），因此，可实现在双荧光发射通道下对GSH的高选择性检测。同时本发明所提供的探针具备线粒体靶向性，能够高灵敏检测活细胞中GSH的水平，具有广阔的应用前景。

Description

一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成和作为近红外荧光探 针在检测谷胱甘肽中的应用
技术领域
本发明属于有机小分子荧光探针和生物传感技术领域，具体涉及一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体及其合成方法，同时涉及七甲川菁-萘酰亚胺杂合体作为近红外荧光探针在检测检测谷胱甘肽中的应用。
背景技术
生物硫醇主要包括半胱氨酸（Cys）、高半胱氨酸（Hcy）和谷胱甘肽（GSH），它们在维持细胞氧化还原稳态、信号转导、解毒和代谢等方面扮演着重要角色。其中，GSH是细胞内含量最丰富的还原性物质，在维持生物体的氧化还原平衡中起着十分重要的作用，同时与信号传导、炎症反应和癌症发生等生理过程有着密切联系。同时，GSH作为胞内最重要的抗氧化，其浓度的变化能够直接反映细胞的氧化还原稳态，研究表明，GSH浓度的异常与阿尔兹海默症、退行性疾病、肝损伤、心血管疾病和癌症等疾病的发生和发展密切相关。基于此，发展有效的工具分子实现对GSH的高效检测，对于阐明GSH的生理功能并揭示疾病成因具有重要价值。
近年来，荧光传感和成像技术因其高灵敏性、实时性、无创性和高时空分辨率等优势已成为目前监测生命体系中生物小分子的水平、定位和运输的有效手段。特别是反应型荧光探针能够通过特异的化学反应对分析底物进行专一性识别，因而具有较高的灵敏度和选择性。因此，利用GSH的化学性质构建反应型荧光探针是实现其高选择性检测的重要手段。值得注意的是，胞内小分子硫醇Cys、Hcy和GSH具有相似的化学结构，使得它们的化学性质相似，这为发展选择性检测GSH的探针带来了挑战。另一方面，目前发展的GSH探针大都是“turn-on”型，即通过单荧光发射通道实现对GSH的检测，该类探针存在很多缺陷，如光漂白、光散射，易受溶剂极性、探针浓度、激发强度和环境条件等的影响，从而导致检测结果的偏差。为了克服该缺陷，发展了比率型荧光探针，它可通过两个不同荧光通道间的比值实现对目标分析物的高效检测。但目前的比率型探针都是基于“一个荧光信号增强，而另一荧光信号减弱”型，无法真正实现双通道下同时检测GSH。基于此，我们发展了新颖的“双位点、双通道turn-on”模式选择性检测GSH的近红外荧光探针，该探针以七甲川菁和萘酰亚胺为荧光骨架，以苯硫醚和磺酰胺为GSH的响应基团，将它们共轭连接构建荧光共轭体系Cyan-S-Nap（式1）。该探针与GSH反应时，分别在萘酰亚胺和花菁染料位点发生磺酰胺裂解反应和取代反应，产生荧光信号不同的荧光产物，因而可通过“双响应-双通道”策略实现GSH的特异性检测。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供了一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体及其合成方法；
本发明的另一个目的是提供了该七甲川菁-萘酰亚胺杂合体作为近红外荧光探针在检测谷胱甘肽中的应用，实现了双荧光通道下在水相体系和活细胞中选择性检测谷胱甘肽。
一、七甲川菁-萘酰亚胺杂合体及其制备
本发明提供的七甲川菁-萘酰亚胺杂合体，英文名称为2-((E)-2-((E)-2-((4-((2-butyl-1,3-dioxo-2,3-dihydro-1H-benzo[de]isoquinoline)-6-sulfonamido)phenyl)thio)-3-(2-((E)-1,3,3-trimethylindolin-2-ylidene)ethylidene)cyclohex-1-en-1-yl)vinyl)-1,3,3-trimethyl-3H-indol-1-ium iodide，命名为Cyan-S-Nap，结构式如下：
。
本发明提供的七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成方法，包括以下步骤：
（1）将碘甲烷加入1,1,2-三甲基苯-1H-苯并[e]吲哚的乙腈溶液中，并于65~75℃下回流反应10~12h，反应结束后将反应体系冷却至室温，将得到的沉淀抽滤，洗涤，得到1,1,2,3-四甲基苯-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化盐（化合物1）。其中，1,1,2-三甲基苯-1H-苯并[e]吲哚和碘甲烷的摩尔比为1:1.5~1:2。
（2）N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合溶液于冰浴下冷却20~30 min后，将三氯氧磷和环己酮依次滴加至该体系中，得到的反应混合物加热回流3~4 h。待反应结束后，将该反应体系冷却至室温，慢慢倒入冰水中，静置10~12h，将析出的黄色固体过滤，得到化合物2，其结构式为：。其中，环己酮，三氯氧磷和N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:4:5~1:5:6。
（3）氩气条件下，将将1,1,2,3-四甲基苯-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化盐（化合物1）、化合物2和醋酸钠溶于醋酸酐中，并于常温搅拌反应2~3 h，随后将溶剂减压旋干，得到的固体用乙醇洗涤，即得化合物3，其结构式为：。其中，化合物1、化合物2和醋酸钠的摩尔比为2:1:1~3:1:1。
（4）将化合物3和4-氨基苯硫酚溶于N,N-二甲基甲酰胺中，于常温搅拌10~12h，待反应结束后，加水淬灭，二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，混合物通过柱层析分离和重结晶得到化合物4，其结构式为：。其中，化合物3和4-氨基苯硫酚的摩尔比为1:2~1:3；柱层析分离是以二氯甲烷：乙醇=50:1为洗脱剂过硅胶柱。
（5）氩气条件下，将正丁胺加入4-磺酸钾-1,8-萘酐的乙醇溶液中，于80~90℃回流反应3~4 h，将反应体系冷却至室温并过滤，过滤所得固体用乙醇洗涤，得到N-正丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐。紧接着，在氩气条件下，向N-正丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐中加入二氯亚砜和催化量的N,N-二甲基甲酰胺，75~85℃反应回流10~12 h后，将溶剂减压旋干，得到化合物5，其结构式为。其中，4-磺酸钾-1,8-萘酐和正丁胺的摩尔比为1:2~1:3；N-丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐和二氯亚砜的摩尔比为1:100~1:200；N-丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐和N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:0.02~1:0.05。
（6）在冰浴下，向化合物4的吡啶溶液中加入化合物5，于常温反应2~3 h后，TLC监测，待反应结束后，将吡啶减压旋干，加水淬灭，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，残留物经柱层析分离得到目标产物七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap。其中，化合物4和化合物5的摩尔比为1:1.1~1:1.5；柱层析分离是以二氯甲烷：乙醇=100:1为洗脱剂过硅胶柱。
二、七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap在水相体系中对GSH的检测
1、七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap对GSH的选择性检测
分别配置初浓度为3mM的Cyan-S-Nap和300 mM的各种氨基酸、阴离子和阳离子。向5mL离心管中分别加入2.98mL PBS (10 mM, pH = 7.4,含20% DMSO）缓冲液、10 μL Cyan-S-Nap和10 μL各种分析物（包括谷胱甘肽、半胱氨酸（200 μM）、高半胱氨酸（100 μM）、L-丝氨酸、DL-甲硫氨酸、L-苯丙氨酸、L-亮氨酸、L-脯氨酸、L-组氨酸、碳酸钠、亚硫酸钠、硫酸钠、醋酸钠、亚硝酸钠、硝酸钠、氯化钠、硫化钠、高氯酸钾、高氯酸锌和高氯酸钠），并于37℃反应40 min，随后分别测定440 - 700 nm（λex= 380 nm）和770 - 900 nm（λex= 760 nm）波长范围内的荧光光谱的变化，并建立492 nm和810 nm处荧光强度与不同物质间的柱状图，图4中a-t分别是：GSH，Cys，Hcy，L-Ser，DL-Met，L-Phe，L-Leu，L-Pro，L-His，CO3 2-，SO3 2-，SO4 2-，OAc-，NO2 -，NO3 -，Cl-，S2-，K+，Zn2+和Na+。如图4A和4B所示，只有GSH的加入可使Cyan-S-Nap在492nm和810nm处的荧光强度显著增强，其它分析物，包括Cys和Hcy，均不会引起492nm和810nm处荧光信号的明显变化。因此，Cyan-S-Nap能够通过双荧光通道同时实现对GSH的选择性检测。
2、七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap对不同浓度GSH的响应性
配置初浓度为3mM的Cyan-S-Nap，依次向5mL离心管中加入2.98mL PBS (10 mM,pH = 7.4,含20% DMSO）缓冲液、10 μLCyan-S-Nap和10 μL不同浓度的GSH，将其混合均匀后于37℃反应40 min，随后用荧光分光光度计分别测定440 - 700 nm（λex= 380 nm，λem= 492nm）和770 -900 nm（λex= 760 nm，λem= 810 nm）范围内荧光光谱的变化，结果如图5所示。由图5A可以得出，Cyan-S-Nap本身在492 nm处有微弱的荧光信号，随着GSH浓度的增加，492nm处的荧光信号依次增强；同时，Cyan-S-Nap分子本身在810 nm处无荧光信号，当加入不同浓度的GSH后，位于810 nm波长处的荧光强度逐渐增强（图5B）。这说明本发明所提供的Cyan-S-Nap能够以双“turn-on”响应模式实现对GSH的检测，而且两个荧光发射通道具有较大的波长差，有效地避免了光谱信号的相互干扰。
以GSH浓度为横坐标，492 nm和810 nm波长下的荧光强度为纵坐标，分别得到GSH浓度在0~0.65 mM范围内的线性方程Y = 1.77×106x + 6.69×105（图5C）和GSH浓度在0~0.4 mM范围内的线性方程Y = 1.50×106x + 2.69×103（图5D），通过计算得到在492和810nm两个荧光发射通道下Cyan-S-Nap对GSH的检测限分别为5.68 μM和0.36 μM。该结果表明Cyan-S-Nap对GSH的检测具有很好的灵敏度。
3、七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap对GSH的响应时间
配置初浓度为3mM的Cyan-S-Nap，向5mL离心管中依次加入2.98mL PBS (10 mM,pH = 7.4,含20% DMSO）缓冲液、10 μLCyan-S-Nap和10 μL GSH，混合均匀后在不同时间梯度下测定该体系荧光光谱的变化，分别得到不同波长范围内的荧光光谱图，结果如图6所示。从图6A和6B可得，随着反应时间的延长，Cyan-S-Nap和GSH反应体系于492 nm和810 nm处的荧光信号逐渐增强，当反应时间延长至40 min时，荧光强度达到最大值。这说明本发明所提供的Cyan-S-Nap能够实现对GSH的高灵敏响应。
4、七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap检测GSH的机理分析
该Cyan-S-Nap探针以七甲川菁和萘酰亚胺为荧光骨架，以苯硫醚和磺酰胺为GSH的响应基团，将它们共轭连接构建荧光共轭体系Cyan-S-Nap。该探针与GSH反应时，分别在萘酰亚胺和花菁染料位点发生磺酰胺裂解反应和亲核取代反应产生荧光产物I和II，其荧光发射分别在可见光区和近红外区，因而可通过“双响应、双turn-on、双通道”方式实现对GSH的特异性检测。
三、七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap检测胞内GSH的应用
1、Cyan-S-Nap的线粒体靶向能力
将HeLa细胞接种于六孔板内，于培养箱（37℃，5%CO2）培养过夜后更换新鲜培养基，加入Cyan-S-Nap（10 μM）孵育细胞30 min，再用市售的线粒体绿色荧光染料Mito-tracker green（500 nM）继续孵育细胞30 min；随后弃除培养基，PBS缓冲液清洗细胞三次，用荧光显微镜进行细胞成像研究。实验结果如图7所示，线粒体染料的绿色荧光信号（图7A）与Cyan-S-Nap响应胞内GSH产生的红色荧光信号（图7B）完全重叠（图7C），其皮尔森相关系数为0.94（图7E-F），该结果表明Cyan-S-Nap能够有效靶向线粒体，从而实现对线粒体内GSH的选择性检测。
2、Cyan-S-Nap检测胞内GSH的成像应用
将HeLa细胞接种于六孔板内，于培养箱（37℃，5%CO2）培养过夜后更换新鲜培养基，向实验组细胞中加入Cyan-S-Nap（10 μM）孵育细胞30 min；另一实验组中先中加入巯基分子的清除试剂N-乙基马来酰亚胺（NEM，1mM）预孵育细胞30 min，再用Cyan-S-Nap（10 μM）孵育细胞30 min；还一实验组中先中加入巯基分子的清除试剂N-乙基马来酰亚胺（NEM，1mM）预孵育细胞30 min，再用GSH（500 μM）孵育细胞30 min，随后加入Cyan-S-Nap（10 μM）再孵育细胞30 min；弃除培养基，用PBS缓冲液清洗细胞三次，通过荧光显微镜进行细胞成像。实验结果如图8所示，其中图8A为Cyan-S-Nap单独孵育细胞，图8B为NEM和Cyan-S-Nap共同孵育细胞，图8C为NEM，GSH和Cyan-S-Nap共同孵育细胞。从图8可得，8A中红色和蓝色通道表现出较强的荧光信号，8B中红色和蓝色通道的荧光强度相比于8A明显减弱，8C同样在红色和蓝色通道观测到较强的荧光信号。该结果表明本发明提供的Cyan-S-Nap能够检测活细胞中内源性的GSH。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：
本发明以七甲川菁和萘酰亚胺为荧光骨架，以苯硫醚和磺酰胺为GSH的响应基团，将它们共轭连接构建荧光共轭体系Cyan-S-Nap，该近红外荧光探针通过“双位点、双turn-on、双通道”响应模式实现了对GSH的特异性检测，克服了常规“turn-on”型和比率型荧光探针的弊端，实现了双荧光发射通道对GSH的同时检测，而且两个荧光通道表现出较大的波长差（318 nm），有效避免了荧光信号间的相互干扰。该探针分子对GSH的检测表现出选择性高、检测限低和灵敏性好的优势，不仅能够实现对水相体系中GSH的选择性检测，同时能够检测活细胞中GSH的变化，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是荧光探针的1H NMR图谱；
图2是荧光探针的13C NMR图谱；
图3是荧光探针的高分辨质谱图；
图4是荧光探针对不同检测物的选择性；
图5是荧光探针在不同浓度谷胱甘肽条件下的荧光光谱；
图6是荧光探针与谷胱甘肽反应的动力学响应；
图7是荧光探针靶向细胞线粒体的应用；
图8是荧光探针在活细胞中的成像应用。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明，但本发明不受下述实施例的限制。
实施例1 荧光探针的合成
（1）化合物1的合成
向1,1,2-三甲基苯-1H-苯并[e]吲哚（20 mmol，3.18 g）的乙腈（50 mL）溶液中加入碘甲烷（30 mmol，1.87 mL），并于70℃回流反应12 h，冷却至室温后将析出的固体过滤，洗涤，得到1,1,2,3-四甲基苯-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化盐（化合物1）。
（2）化合物2的合成
N,N-二甲基甲酰胺（0.52 mol，40 mL）和二氯甲烷（40 mL）混合液于冰浴中冷却30min，分别将三氯氧磷（0.41 mol，37 mL）和环己酮（100 mmol，10 g）慢慢滴加至上述体系中，反应混合物于110℃加热回流反应3 h，反应结束后，将其冷却至室温，慢慢倒入200 g冰水中，静置过夜，将析出的黄色固体过滤，得到化合物2。
（3）化合物3的合成
氩气条件下，将化合物1（11.66 mmol，3.66 g）、化合物2（5.44 mmol，0.96 g）和醋酸钠（5.44 mmol，0.47 g）溶于醋酸酐（30 mL）中，并于常温搅拌反应2h，随后将溶剂减压旋干，得到的固体用乙醇洗涤，即得化合物3。
（4）化合物4的合成
将化合物3（1mmol，610 mg）和4-氨基苯硫酚（2mmol，250 mg）溶于N,N-二甲基甲酰胺（10 mL）中，于常温搅拌12h，待反应结束后，加水淬灭，二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，残留物经柱层析分离（二氯甲烷：乙醇=50:1）和重结晶得到化合物4。
（5）化合物5的合成
氩气条件下，将正丁胺（4mmol，1mL）加入4-磺酸钾-1,8-萘酐（2mmol，630 mg）的乙醇（30 mL）溶液中，于85℃回流反应3h，将反应体系冷却至室温并过滤，乙醇洗涤，得到N-正丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐。紧接着，在氩气条件下，向N-正丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐（2mmol，788 mg）中加入二氯亚砜（20 mL）和催化量的N,N-二甲基甲酰胺（5~10滴），80℃反应回流12 h后，将溶剂减压旋干，得到化合物5。
（6）Cyan-S-Nap的合成
在冰浴下，向化合物4（0.1 mmol，69.9 mg）的吡啶（0.5 mL）溶液中加入化合物5（0.11 mmol，38.61 mg），于常温反应2~3 h后，TLC监测，待反应结束后，将吡啶减压旋干，加水淬灭，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，残留物经柱层析分离（二氯甲烷：乙醇=100:1）得到目标产物Cyan-S-Nap。
其氢谱谱图如图1：1H NMR (600 MHz, CDCl3) δ 9.46 (d, J = 9.0 Hz, 1H),8.53 (d, J = 13.8 Hz, 2H), 8.47 (d, J = 6.6 Hz, 1H), 8.35 (q, J = 11.4, 7.8Hz, 2H), 7.87 (dd, J = 8.4, 7.2 Hz,1H), 7.35 (d, J = 9.0 Hz, 2H), 7.33 – 7.30(m, 2H), 7.22 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 7.17 (t, J = 7.5 Hz, 2H), 7.09 (d, J = 7.8Hz, 2H), 6.94 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.06 (d, J = 13.8 Hz, 2H), 4.01 (t, J =7.5 Hz, 2H), 3.60 (s, 6H), 2.64 (t, J = 6.0 Hz, 4H), 1.93 – 1.89 (m, 2H),1.61 – 1.56 (m, 2H), 1.40 – 1.35 (m, 2H), 1.32 (s, 12H), 0.93 (t, J = 7.2 Hz,3H).
其碳谱谱图如图2：13C NMR (151 MHz, CDCl3) δ 172.76, 163.36, 162.80,152.08, 146.05, 142.44, 140.81, 140.76, 134.88, 133.73, 132.70, 132.42,131.58, 129.33, 129.20, 128.89, 128.53, 128.48, 126.80, 126.72, 126.11,125.21, 122.64, 122.32, 122.01, 110.46, 101.37, 48.97, 40.22, 31.96, 29.93,27.62, 26.41, 20.61, 20.15, 13.71.
其高分辨质谱谱图如图3：HRMS (ESI) m/z calcd for C54H55N4O4S2 (M):887.3659. Found: 887.3656, error: 0.3 ppm.
实施例2 荧光探针Cyan-S-Nap在水相体系中对GSH的选择性检测
分别配置初浓度为3mM的Cyan-S-Nap和300 mM的各种氨基酸、阴离子和阳离子。向5mL离心管中分别加入2.98mL PBS (10 mM, pH = 7.4,含20% DMSO）缓冲液、10 μL Cyan-S-Nap和10 μL各种分析物（包括谷胱甘肽、半胱氨酸（200 μM）、高半胱氨酸（100 μM）、L-丝氨酸、DL-甲硫氨酸、L-苯丙氨酸、L-亮氨酸、L-脯氨酸、L-组氨酸、碳酸钠、亚硫酸钠、硫酸钠、醋酸钠、亚硝酸钠、硝酸钠、氯化钠、硫化钠、高氯酸钾、高氯酸锌和高氯酸钠），于37℃反应40 min，利用荧光光谱仪测定各组反应体系的荧光光谱变化。若Cyan-S-Nap的PBS缓冲液在492nm和810 nm处的荧光强度显著增强，说明加入的是GSH，若Cyan-S-Nap的PBS缓冲液在492nm和810 nm处的荧光强度没有发生明显变化，说明加入的是其他氨基酸、阴离子和阳离子。

Claims (10)

1.一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体，其结构式为：
。
2.如权利要求1所述的一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成方法，包括以下步骤：
（1）将碘甲烷加入1,1,2-三甲基苯-1H-苯并[e]吲哚的乙腈溶液中，并于65~75℃下回流反应10~12h，反应结束后将反应体系冷却至室温，将得到的沉淀抽滤，洗涤，得到1,1,2,3-四甲基苯-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化盐；
（2）将N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷的混合溶液于冰浴下冷却20~30 min后，将三氯氧磷和环己酮依次滴加至该体系中，得到的反应混合物加热回流3~4 h；待反应结束后，将该反应体系冷却至室温，慢慢倒入冰水中，静置10~12h，将析出的黄色固体过滤，得到化合物2；
化合物2的结构式为：；
（3）氩气条件下，将1,1,2,3-四甲基苯-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化盐、化合物2和醋酸钠溶于醋酸酐中，并于常温搅拌反应2~3h，随后将溶剂减压旋干，得到的固体用乙醇洗涤，即得化合物3；
化合物3的结构式为：；
（4）将化合物3和4-氨基苯硫酚溶于N,N-二甲基甲酰胺中，于常温搅拌10~12h，待反应结束后，加水淬灭，二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，混合物通过柱层析分离和重结晶，得到化合物4；
化合物4的结构式为：；
（5）氩气条件下，将正丁胺加入4-磺酸钾-1,8-萘酐的乙醇溶液中，于80~90℃回流反应3~4 h，将反应体系冷却至室温并过滤，过滤所得固体用乙醇洗涤，得到N-正丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐；然后在氩气条件下，向N-正丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐中加入二氯亚砜和N,N-二甲基甲酰胺，75~85℃反应回流10~12 h后，将溶剂减压旋干，得到化合物5；
化合物5的结构式为：；
（6）在冰浴下，向化合物4的吡啶溶液中加入化合物5，于常温反应2~3 h后，TLC监测，待反应结束后，将吡啶减压旋干，加水淬灭，用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去有机溶剂，残留物经柱层析分离得到目标产物七甲川菁-萘酰亚胺杂合体Cyan-S-Nap。
3.如权利要求2所述的一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，1,1,2-三甲基苯-1H-苯并[e]吲哚和碘甲烷的摩尔比为1:1.5~1:2；步骤（2）中，环己酮，三氯氧磷和N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:4:5~1:5:6。
4.如权利要求2所述的一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成方法，其特征在于：步骤（3）中，1,1,2,3-四甲基苯-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化盐、化合物2和醋酸钠的摩尔比为2:1:1~3:1:1。
5.如权利要求2所述的一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成方法，其特征在于：步骤（4）中，化合物3和4-氨基苯硫酚的摩尔比为1:2~1:3。
6.如权利要求2所述的一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成方法，其特征在于，步骤（5）中，4-磺酸钾-1,8-萘酐和正丁胺的摩尔比为1:2~1:3；N-丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐和二氯亚砜的摩尔比为1:100~1:200；N-丁基-4-磺酸钾-1,8-萘酐和N,N-二甲基甲酰胺的摩尔比为1:0.02~1:0.05。
7.如权利要求2所述的一种七甲川菁-萘酰亚胺杂合体的合成方法，其特征在于，步骤（6）中，化合物4和化合物5的摩尔比为1:1.1~1:1.5。
8.如权利要求1所述的七甲川菁-萘酰亚胺杂合体作为近红外荧光探针在检测谷胱甘肽中的应用，该应用不以疾病的诊断/治疗为目的。
9.如权利要求8所述的七甲川菁-萘酰亚胺杂合体作为近红外荧光探针在检测谷胱甘肽中的应用，该应用不以疾病的诊断/治疗为目的，其特征在于：Cyan-S-Nap在水相体系中通过双通道同时检测谷胱甘肽：在Cyan-S-Nap的PBS缓冲液中，分别加入谷胱甘肽、半胱氨酸、高半胱氨酸、L-丝氨酸、DL-甲硫氨酸、L-苯丙氨酸、L-亮氨酸、L-脯氨酸、L-组氨酸、碳酸钠、亚硫酸钠、硫酸钠、醋酸钠、亚硝酸钠、硝酸钠、氯化钠、硫化钠、高氯酸钾、高氯酸锌、高氯酸钠，于37℃反应35~45min后，只有谷胱甘肽的加入能使Cyan-S-Nap的PBS缓冲液在492nm和810 nm处的荧光强度显著增强，其它分析物均不会引起492nm和810 nm处荧光信号的明显变化。
10.如权利要求8所述的七甲川菁-萘酰亚胺杂合体作为近红外荧光探针在检测谷胱甘肽中的应用，该应用不以疾病的诊断/治疗为目的，其特征在于：Cyan-S-Nap在活细胞中通过双通道同时检测谷胱甘肽。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114315770B (zh) * 2021-12-03 2023-07-18 深圳大学 一种近红外二区荧光成像分子探针及其制备方法与应用
CN116283708A (zh) * 2023-03-17 2023-06-23 中国人民解放军陆军军医大学 一种七甲川花菁类铁死亡诱导剂及其合成和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105001161A (zh) * 2015-06-08 2015-10-28 华中师范大学 一类基于1,8-萘酰亚胺为骨架的磺酰胺化合物、制备方法及其应用
CN110498758A (zh) * 2019-08-14 2019-11-26 华中科技大学 用于识别谷胱甘肽的近红外荧光探针及其制备和应用
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9951226B2 (en) * 2014-09-24 2018-04-24 EWHA University—Industry Collaboration Foundation Compound based on cyanine scaffold for diagnosis sepsis by selectively detect glutathione

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105001161A (zh) * 2015-06-08 2015-10-28 华中师范大学 一类基于1,8-萘酰亚胺为骨架的磺酰胺化合物、制备方法及其应用
CN110498758A (zh) * 2019-08-14 2019-11-26 华中科技大学 用于识别谷胱甘肽的近红外荧光探针及其制备和应用
CN110590664A (zh) * 2019-09-23 2019-12-20 广西师范大学 一种荧光探针的制备方法及该荧光探针的应用

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
徐志强.谷胱甘肽荧光探针的构建及应用研究.《博士电子期刊工程科技I辑》.2020,(第202001期),第92-154页. *
盛晓乐.巯基物种荧光探针合成及性质研究.《硕士电子期刊工程科技I辑》.2018,(第201802期),第19-29页. *
颜范勇等.检测谷胱甘肽的荧光探针.《progress in chemistry》.2021,第34卷(第5期),第1136-1152页. *

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