DE4439783A1 - Fluoreszente Verbindung geeignet zur Verwendung bei der Detektion von Sacchariden - Google Patents
Fluoreszente Verbindung geeignet zur Verwendung bei der Detektion von SaccharidenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine neue fluoreszente
Verbindung und insbesondere auf eine fluoreszente Ver
bindung, die geeignet ist zur Verwendung bei der Detek
tion von Sacchariden oder Zucker, wie beispielsweise
Glukose und ferner auf die Detektion von Sacchariden mit
einer solchen Fluoreszenzverbindung.
Stand der Technik. Saccharide oder Zucker sind organische
Verbindungen, die für lebende Organismen unerläßlich
sind, und die eine wichtige Rolle spielen bei der Infor
mationsübertragung, bei dem Energiemetabolismus und bei
Strukturbildung in solchen Organismen. Beispielsweise
ist Glucose, insbesondere D-Glucose eine entscheidende
Energiequelle für verschiedene Zellen beim Aufbau ver
schiedener Organe. Glucose wird in der Leber als Glykogen
gespeichert und nach Bedarf für den Energieverbrauch in
Körperflüssigkeiten freigegeben. Die Herstellung und der
Verbrauch der Glucose sind in Körperflüssigkeiten eines
normalen und gesunden Menschen wohl ausgeglichen, wobei
die Glucosekonzentration in den Flüssigkeiten oder Fluids
konstant gehalten wird. Auf diese Weise gestattet die
Detektion oder Feststellung von Glucose im Blut oder im
Urin wertvolle Information für die Diagnose von
Krankheiten, wie beispielsweise Diabetes und einer Adrenalin
suffizient.
Ein Glucosesensor unter Verwendung eines Enzyms ist die
am besten bekannte praktische Maßnahme zur Detektierung
von Sacchariden. Dieses Verfahren umfaßt die Zerlegung
der Glucose mit dem Enzym (Glucoseoxydate) und die Mes
sung der Menge an Wasserstoffperoxid, welches durch die
Zerlegung erzeugt wird, und zwar durch geeignete Mittel
(wie beispielsweise eine Elektrode). Obwohl dieses Ver
fahren ein etabliertes Verfahren ist, wird das aus einem
lebenden Körper kommende Enzym seine Qualität irreversi
bel mit der Zeit verändern und kann nicht für die wie
derholte Verwendung "recycled" werden. Die Probe kann
nicht für andere Meßzwecke verwendet werden, da die
Glucose bereits zerlegt ist. Zudem richtet sich der
konventionelle Sensor nur auf die Detektion von Zucker in
einer "in vitro"-Probe, d. h. eine aus dem lebenden Kör
per entnommene Probe. Wenn es möglich wäre, Saccharide an
Stellen innerhalb des lebenden Körpers zu detektieren, so
könnte man vielmehr Information erhalten, die außeror
dentlich brauchbar wäre bei der Diagnose und der Behand
lung von Krankheiten und der Entwicklung von Arzneimit
teln. Der derzeitige Saccharidsensor ist jedoch weit weg
von der Erfüllung solcher Erwartungen.
Zusammenfassung der Erfindung. Die vorliegende Erfindung
sieht eine neue fluoreszente Verbindung vor, die unter
verschiedenen möglichen Verwendungen besonders geeignet
ist, wie die Verwendung bei der Detektion von Sacchari
den. Somit wird erfindungsgemäß eine Verbindung vorgese
hen, die in der Lage ist, Fluoreszenz zu emittieren, und
zwar durch Kombination mit Sacchariden; die Verbindung
hat eine Molekularstruktur, die folgendes aufweist: ein
Fluorophor, mindestens eine Phenylboronsäure-Gruppierung
und mindestens ein aminlieferndes Stickstoffatom, wobei
das Stickstoffatom in der Nähe der Phenylboronsäure-
Gruppierung angeordnet ist, um so intermolekular mit der
Boronsäure in Wechselwirkung zu treten.
Eine typische Verbindung, die innerhalb einer derartigen
Struktur liegt, kann erfindungsgemäß ausgedrückt werden
durch die folgende allgemeine Formel (1):
In der obigen Formel (1) repräsentiert F ein Fluorophor.
Beispiele von Fluorphoren sind eine Anzahl von Atomgrup
pen oder funktionalen Gruppen, die -Elektronensysteme
enthalten. Bevorzugte Fluorophore umfassen die folgenden:
Naphtyl, Anthryl, Pyrenyl und Phenanthryl, die ausge
drückt werden können durch die folgenden Strukturformeln
(2), (3), (4) und (5):
Die fluorophorbildenden Atom- oder Funktionsgruppen
können substituierte sein, so lange die Substituenten
oder der Substituent in nicht nachteiliger Weise die
Fluororeszenz beeinflußt. Beispielsweise ist die Sub
stitution mit einer oder mehreren Sulfonsäuregruppen
bevorzugt, insbesondere dann, wenn die Verbindung in
einem wäßrigen Strömungsmittel oder einem wäßrigem Fluid
aufgelöst werden soll für die Detektion von Sacchariden,
die darin enthalten sind, da dies der Verbindung die
Eigenschaft der Wasserlöslichkeit erteilt. Das am meisten
bevorzugte Fluorophor wird durch Anthryl exemplifiziert.
In der Formel (1) bezeichnet R kombiniert mit dem Stick
stoffatom, eine niedrigere aliphatische oder aromatische
Funktionsgruppe. Im allgemeinen ist R eine Alkylgruppe
mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, d. h. Methyl, Ethyl, Pro
pyl oder Butyl oder eine Phenylgruppe.
In der Formel (1) ist in gleich 0, 1 oder 2. Somit ist das
Stickstoffatom in der Verbindung der vorliegenden Erfin
dung in der Nähe der Boronsäuregruppierung angeordnet und
das Stickstoffatom ist durch die Methylengruppe oder
Ethylengruppe oder direkt kombiniert an der Ortho-Posi
tion der Phenylboronsäure. Vorzugsweise ist m gleich 1
und somit ist der Stickstoff mit der Phenylgruppe durch
eine Methylengruppe kombiniert.
In der Formel (1) ist n also 0, 1 oder 2, wobei n + m eine
ganze Zahl von 2 oder 3 ist. Somit ist das Stickstoffatom
und die Boronsäure nicht so weit weg von dem Fluorophor
positioniert. Vorzugsweise ist n gleich 1.
Die die Phenylboronsäure bildende Phenylgruppe kann durch
einen geeigneten Substituenten oder durch geeignete Sub
stituenten substituiert sein, so lange nur diese Substi
tution die Fluoreszenz nicht nachteilig beeinflußt. Bei
spiele von Substituenten sind Methyl-, Ethyl-, Pro
pyl-, Butyl-, Phenyl-, Methoxy-, Ethoxy-, Butoxy- und
Phenoxygruppen.
Die durch die Formel (1) ausgedrückte erfindungsgemäße
Verbindung enthält ein Fluorophor in seiner Molekularstruktur,
aber emittiert keine Fluoreszenz bei Abwesenheit
von Sacchariden. Das Verständnis geht dahin, daß dies
daran liegt, weil die Fluoreszenz des Fluorophors unter
drückt wird durch das nicht-geteilte Elektronenpaar des
Stickstoffatoms: das Elektron des Stickstoff besitzt den
niedrigsten angeregten Singulett Energiezustand des
Fluorophors, um so die Fluoreszenz zu unterdrücken. Die
erfindungsgemäße Verbindung emittiert jedoch Fluoreszenz
mit einer hohen Intensität bei der Bindung mit Sacchari
den. Dieses Phänomen kann wie folgt erläutert werden: Das
Vorhandensein von Sacchariden erzeugt eine Verbindung
zwischen dem Stickstoffatom (N) und dem Boratom (B) zur
Bildung eines starken Komplexes aus dem Saccharid mit der
Phenylboronsäureverbindung der Erfindung, wobei das
elektronendeffiziente oder arme Boratom eine Bindung mit
dem elektronenreichen Stickstoff hat. Somit wird das
nicht-geteilte Elektronenpaar des Stickstoffatoms ver
wendet für die Bindung mit dem Boratom und trägt nicht
bei zu dem Fluoreszenz unterdrückenden Elektrogentrans
ferprozeß, wodurch die intrinsische Fluoreszenz der
Verbindung ausgedrückt wird.
Eine typische Verbindung, die im Bereich der Formel (1)
der Erfindung fällt, ist die folgende Verbindung mit der
Formel (6), wobei F (das Fluorophor) Anthryl ist, R ist
Methyl und jeder
der Werte n und m ist 1:
Diese Verbindung zeigt eine Fluoreszenzemission einer
stark erhöhten Intensität in der Anwesenheit von Mono
sacchariden, wie beispielsweise D- Glucose und D-Fruc
tose. Auf diese Weise ist die Verbindung geeignet zur
Verwendung bei der Detektion von Monosacchariden im all
gemeinen oder selbst einem speziellen Monosaccharid. Bei
der Detektion eines speziellen Monosaccharids aus einer
Probe, die viele Monosaccharide enthalten kann, wird die
Probe im allgemeinen einer Vorbehandlung (beispielsweise
einer Chromatographie) unterworfen, und zwar für die
Trennung der Monosaccharide gefolgt von der Detektion mit
der fluoreszenten Verbindung der vorliegenden Erfindung.
Die Detektion mit der fluoreszenten Verbindung der vor
liegenden Erfindung wird ausgeführt durch Zugabe der
Verbindung zu der Probe und durch ein photoskopisches
Verfahren, wobei die erhöhte Intensität der Fluoreszenz
bestimmt wird, und zwar infolge der Verbindung mit dem
Saccharid. Alternativ kann die Detektion mit der erfin
dungsgemäßen fluoreszenten Verbindung durchgeführt werden
durch ein chromatographisches Verfahren, wo die erfin
dungsgemäße Verbindung auf einem Tragmaterial getragen
wird, durch welches die saccharidenthaltende Probe ge
leitet wird zum Zwecke der Detektion, basierend auf der
erhöhten Fluoreszenzintensität infolge des Komplexes der
Verbindung und des Saccharids.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Konzept kann auch eine Ver
bindung vorgesehen sein, die in selektiver Weise sich mit
einem speziellen Saccharid verbindet, wodurch eine stark
erhöhte Fluoreszenz vorgesehen wird. Insbesondere sieht
die vorliegende Erfindung eine Fluoreszenzverbindung vor,
die die folgende allgemeine Formel (7) besitzt:
In der oben angegebenen Formel bezeichnen n und m jeweils
0, 1 oder 2, wobei n + m 2 oder 3 ist. F repräsentiert ein
Fluorophor und R repräsentiert eine niedrigere aliphati
sche oder aromatische Funktionsgruppe.
Die Verbindung der Formel (7) ist gekennzeichnet durch
ihre selektive Bindung mit Glucose, was eine starke
Fluoreszenz zur Folge hat. Die Verbindung ist daher zur
Verwendung bei der Detektion von Glucose geeignet.
In der Formel (7) bezeichnen n und m jeweils eine ganze
Zahl, wobei n+m 2 oder 3 sind. Jede der Größen n und m
kann 0 sein; somit bezeichnen n und m jeweils 0, 1, 2
oder 3. Vorzugsweise ist n + m 2, wobei jeder der Werte n
und m 0, 1 oder 2 ist, wobei beide Werte n und m am be
vorzugtesten 1 sind. Eine derartige spezifische Länge der
Methylen(CH2)-Gruppe oder Gruppierung der erfindungsge
mäßen Verbindung, ausgedrückt durch die Formel (7), sieht
eine Molekularstruktur vor, die geeignet ist, um Glucose
zu binden, und zwar durch zwei Boronsäuregruppen
oder -gruppierungen der Verbindung.
In der Formel (7) werden die Fluorophore exemplifiziert
durch eine Zahl der Atomgruppen oder funktionellen Grup
pen, die n-Elektronensysteme enthalten. Als bevorzugte
Fluorophore sind mitumfaßt die folgenden: Naphthyl,
Anthryl, Pyrenyl und Phenanthryl, die ausgedrückt werden
können durch die oben genannten Strukturformel (2) bzw.
(3) bzw. (4) bzw. (5).
Die fluorophorbildenden Atom- oder Funktionsgruppen
können substituierte Gruppen sein, so lange die Substi
tuenten oder der Substituent nicht in nachteiliger Weise
die Fluoreszenz beeinflussen oder beeinflußt. Beispiels
weise ist die Substitution mit Sulfonsäuregruppen oder
eine Sulfonsäuregruppe bevorzugt, da dies der Verbindung
Wasserlöslichkeit gibt. Das am meisten bevorzugte Fluor
phor ist durch Anthryl exemplifiziert.
In der Formel (7) bezeichnet R kombiniert mit dem Stick
stoffatom eine niedrige aliphatische oder aromatische
Funktionsgruppe. Im allgemeinen ist R eine Alkylgruppe
mit 1 bis 4 Kohlentoffatomen, d. h. Methyl, Ethyl, Propyl
oder Butyl oder eine Phenylgruppe.
Bevorzugte Verbindungen der Erfindung fallen in dem Be
reich der Formel (7) und sind exemplifiziert durch die
folgenden Verbindungen (8), (9), (10) und (11), von denen
die Verbindung (8) besonders bevorzugt ist.
Überraschenderweise emittieren die erfindungsgemäßen
Verbindungen typifiziert durch die Verbindung (8) eine
starke Fluoreszenz insbesondere in Anwesenheit von Glu
cose in einer wäßrigen Lösung mit einer Konzentration
entsprechend derjenigen, wie sie in den menschlichen
Körperfluids (50-250 mg/l oder 0,0005 M-0,001 M) gefunden
wird, und zwar mit einem pH-Wert, der der Neutralität
oder nahe Neutralität entspricht. Eine derartige starke
Fluoreszenzintensität ändert sich selbst dann nicht in
Koexistenz mit anderen Sacchariden, wie beispielsweise
Galactose oder Fructose.
Die Emission der starken Fluoreszenz durch die Verbindung
(7) der Erfindung in Anwesenheit von Glucose kann wie
folgt erläutert werden: Die zwei Boronsäuregruppierungen,
wie sie in der Struktur der Formel (7) angeordnet sind,
sind geeignet zur kovalenten Bindung mit den vier Hydro
xylgruppen (OH-Gruppen) an den 1, 2, 4 und 6 Positionen
der Glucose, wodurch ein stabiler 1 : 1-Komplex der Ver
bindung mit Glucose gebildet wird, indem das Unterdrücken
(quenching) durch das Stickoffatom in sicherer Weise
verhindert wird.
Im Gegensatz dazu können andere Saccharide, wie bei
spielsweise Fructose, möglicherweise eine Bindung ein
gehen nur mit einer der zwei Boronsäuregruppierungen, in
welchem alle nur eine sehr schwache Fluoreszenz beobach
tet wird. In der Tat kann keine wesentliche Fluoreszenz
beobachtet werden durch Saccharide wie Fructose oder Ga
lactose, in ihren Konzentrationen wie sie in menschlichen
Körperfluids auftreten.
Somit kann die erfindungsgemäße Verbindung typifiziert
durch die Formel (8) eine starke Fluoreszenz, insbeson
dere mit Glucose emittieren, und zwar infolge der spe
ziellen Anordnung des Fluorophors, der zwei Boronsäure
gruppierungen und des Stickstoffatoms und daher ist die
Verbindung geeignet zur Verwendung bei der Detektion von
Glucose. Wenn die Detektion mit einer Lösung durchgeführt
wird, kann die Bindung zwischen Glucose und der Fluores
zenzverbindung leicht gespalten werden durch Änderung des
pH-Werts der Lösung durch eine geeignete Säure, wodurch
die Glucose wiederhergestellt wird.
Im allgemeinen kann die erfindungsgemäße Verbindung her
gestellt werden dadurch, daß man einer Phenylboronsäure,
bei der die Ortho-Position alkylhalogenisiert ist, ge
stattet mit einem Reagens zu reagieren, welches aus Al
kylaminomethylgruppen oder einer Alkylaminomethylgruppe
steht, und zwar verbunden mit einem Fluorophor, und zwar
ferner in Anwesenheit einer Base und mit einem geeigneten
Lösungsmittel.
Durch die Anwendung der vorliegenden Erfindung können
Saccharide, wie beispielsweise Glucose, mit sehr stabiler
synthetischer Verbindung detektiert werden, und zwar im
Gegensatz zu dem konventionellen enzymatischen Verfahren,
bei dem ziemlich instabile Enzyme für die Detektion von
Glucose verwendet werden müssen. Darüber hinaus kann bei
der Durchführung des Sacchariddetektionsverfahrens mit
der erfindungsgemäßen Erfindung eine Probe in Takt ge
messen werden, d. h. ohne daß sie durch das enzymatische
Verfahren zerlegt werden müßte, und daher kann die Probe
einer weiteren Messung oder Behandlung unterzogen werden.
Die Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung macht es
möglich, ein Saccharid oder Saccharide durch spektrosko
pische Mittel zu detektieren, und zwar ohne Zerlegung
der Saccharide. Die Technologie hat somit gute Aussichten
bei der Entwicklung in ein Verfahren, bei dem die Detek
tion in situ erfolgen kann, und zwar im Hinblick auf eine
spezielle Region eines Organs im Körper. Beispielsweise
kann durch Verwendung einer optischen Faser, deren Spitze
mit einer Verbindung der vorliegenden Erfindung überzogen
ist, die Information hinsichtlich Saccharid innerhalb
des Körpers kontinuierlich überwacht werden, um so
zweckmäßige klinische Daten vorzusehen.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der Bescheibung von Ausführungsbei
spielen anhand der Zeichnung, in der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Schema, welches die Synthese einer erfin
dungsgemäßen Fluoreszenzverbindung veran
schaulicht;
Fig. 2 die Fluoreszenzintensitäten der erfindungsgemäßen
Verbindung in Anwesenheit von Monosacchariden;
Fig. 3 ein Schema, welches die Synthese einer weiteren
Fluoreszenzverbindung der Erfindung darstellt;
Fig. 4 die Fluoreszenzintensitäten der erfindungsgemäßen
Verbindung in Anwesenheit vorn Glucose und anderen
Monosacchariden.
Es sei bemerkt, daß in den hier angegebenen chemischen
Strukturformeln wie üblich die Kohlenstoffatome und die
Stickstoffatome in dem Methyl- oder Methylengruppen weg
gelassen wurden.
Die Erfindung sei nunmehr zur Erleichterung des Ver
ständnisses anhand der folgenden Beispiele erläutert.
Die Fluoreszenzverbindung der Formel (6) wird entspre
chend dem synthetischen Routen gemäß Fig. 1 hergestellt.
Als erstes wird die Phenylboronsäure, wie folgt herge
stellt: Orthobromtoluol wird mit Magnesium (1,1-Äqui
valente in Diethylether bei 25°C zur Reaktion gebracht.
Das Grignrad-Reagens wird tropfenweise einer Lösung aus
Trimethylborat (10 Äquivalente) in Diethylether bei -78°C
zugegeben. Die Mischung wird weitere 2 Stunden gerührt
und sodann gestattet, daß sie sich auf Raumtemperatur
erwärmt und sie wird für weitere 2 Stunden gerührt. Der
Diethylether wird durch reduziertem Druck entfernt und
der Feststoff wird aus Wasser rekristallisiert. Das Bo
ronsäureprodukt wird in einem Vakuumofen über Nacht ge
trocknet.
Das Boronsäureanhydrid wird mit NBS (N-Bromsuccinimid)
(1,1 Äquivalente) und katalytischem AIBN (Azoisobutyl
nitril), in Tetrachlorkohlenstoff als Lösungsmittel ge
mischt. Die Mischung wird rückgeführt oder "refluxed",
und zwar unter der Bestrahlung einer 200-Watt-Lampe für 2
Stunden. Die Lösung wird, wenn sie heiß ist, gefiltert
und das Lösungsmittel wird entfernt, um das gewünschte
Bromethylboronsäureanhydrid zu ergeben.
Das Brommethylboronsäureanhydrid wird mit 9-Methylamino
methylanthracen (2,1 Äquivalente) in Chloroform gemischt
und 2 Stunden lang rückgeleitet oder "refluxed". Wenn die
Mischung kalt ist, wird sie gefiltert und das Lösungs
mittel wird entfernt. Der Feststoff wird dann mit Di
ethylether gewaschen und aus Ethylacetat rekristalli
siert, um das gewünschte Produkt zu ergeben.
Analyse des Produkts: PMR (CDCL3); chemische Verschiebung (ppm): 2,2 (3H, s), 3,9 (2H, s); 4,5 (2H, s), 7,4 (4H, m), 8,0 (4H, m), 8,4 (1H, s).
MS (SIMS negativ): Masse plus Glykol minus 2 Wasser und 1 Proton 410.
Analyse des Produkts: PMR (CDCL3); chemische Verschiebung (ppm): 2,2 (3H, s), 3,9 (2H, s); 4,5 (2H, s), 7,4 (4H, m), 8,0 (4H, m), 8,4 (1H, s).
MS (SIMS negativ): Masse plus Glykol minus 2 Wasser und 1 Proton 410.
Die Verbindung der Formel (6) wird wie in Beispiel 1 her
gestellt und hinsichtlich Fluoreszenz gemessen, um die
Anwendbarkeit der Verbindung auf die Sacchariddetektion
auszuwerten.
Eine wäßrige Lösung der Verbindung (1,2 × 10-5 M) wurde
hergestellt, und zwar enthielt sie Natriumchlorid
(0,05 M). Der Lösung wurde ein Saccharid (D-Glucose oder
D-Fructose) in einer Konzentration von 0,05 M zugegeben,
um das Gesamtvolumen der resultierenden Mischung von
100 ml zu erhalten. Die Messungen wurden ausgeführt unter
Veränderung des pH-Wertes von annähernd 12 durch die
schrittweise Zugabe von HCl. Die aus der Lösung entnom
mene Probe wird der Messung des Fluoreszenzspektrums
ausgesetzt, nachdem der pH-Wert stabilisiert wurde und
wurde sodann der Lösung zurückgeführt, und zwar gefolgt
von der Zugabe von HCl zur Einstellung des pH-Werts für
die weitere Messung. Die Fluoreszensspektren wurden auf
einem Hitachi-Fluorophotospektrometer F-4500 gemessen,
indem UV für die Anregung verwendet wird. Die Ergebnisse
sind in Fig. 2 gezeigt.
Wie man aus Fig. 2 ersieht, hat die Verbindung (6) eine
sehr niedrige Fluoreszenzintensität über den pH-Wertbe
reich von ungefähr 3 bis zu den höheren pH's, was nahe
liegt, daß die Fluoreszenz infolge von Anthracen unter
drückt wird. In Anwesenheit von Sacchariden wird jedoch
die Fluoreszenz stark erhöht, und zwar über einen breiten
pH-Wertbereich von 4 bis 10. Es ist daher zu ersehen, daß
die Verbindung (6) für die Detektion von Sacchariden
durch Fluoreszenz verwendet werden kann.
Die Fluoreszenzverbindung der Formel (8) wird hergestellt
nach den Synthesewegen gemäß Fig. 3.
Die Orthomethylboronsäure wird bromiert mit NBS, und zwar
in Tetrachlorkohlenstoff mit AIBN als Initiator unter
Rückflußbedingungen und Beleuchtung über 3 Stunden hinweg
(Ausbeute 60%) (i). Die sich ergebende Orthobromme
thylboronsäure wird sodann zur Reaktion gebracht mit 2,2-
Diemethyl-1,3-propandiol in Toluol mit azeotropischer
Entfernung von Wasser über Nacht (Dean Stark) (quanti
tative Ausbeute) (ii).
Die geschützte oder erhaltene Orthobrommethylboronsäure
wird sodann mit Anthryldiamin und Kaliumcarbonat in THF
unter Rückflußbedingungen über Nacht zur Reaktion ge
bracht (Ausbeute 5% isoliert) (iii). Die schützende
Gruppe wird entfernt, und zwar in 33,3% MeOH/H2O mit
einem pH-Wert 7,7 und Raumtemperatur (iv).
Analyse des Produkts (geschützte Diboronsäure): PMR
(CDCL3, 300 MHz), chemische Verschiebung (ppm) 8,4
(m, aromatisch, 16H), 4,4 (s, CH2 (anthrylisch), 4H)
3,3, (s CH2 benzylisch) 4H), 3,6 (s,CH2 (schützende
Gruppe), 8H), 2,2 (s, CH3N, 6H), 0,9 (s, CH3 (schützende
Gruppe), 12H).
MS (SIMS; NPOE) Masse plus 668.
MS (SIMS; NPOE) Masse plus 668.
Die Verbindung der Formel (8), wie sie in Beispiel 3
hergestellt wurde, wird hinsichtlich Fluoreszenz gemes
sen, und die Anwendbarkeit der Verbindung zur Glucose
detektion auszuwerten.
Die Diboronsäureverbindung (8) wird in einer gepufferten
(pH 7,77, 0,01 M KCl, 0,000262 M KH2PO3 wäßrigen Methanol
säurelösung (33% Methanol Wasser) aufgelöst. Portionen
oder Teile von Sacchariden wurden in 100 ml der Lösung
zugegeben und die Fluoreszenzspektra wurden auf einem
Hitachi F-4500 Fluorospektrophotometer gemessen, und
zwar zusammen mit einem Hewlett Packard VETRA 286/12
Computer. UV (370 nm) wurde zur Anregung verwendet.
Die Ergebnisse sind in Fig. 4 gezeigt, wobei die Abszisse
die logarithmische Molarkonzentration des Saccharids und
die Ordinate die relative Fluoreszenzintensität angibt.
Wie man aus der Figur erkennt, emittiert die Verbindung
(8) der vorliegenden Erfindung eine starke Fluoreszenz
insbesondere bei Anwesenheit von Glucose selbst in einer
relativ geringen Konzentration. Es sei besonders darauf
hingewiesen, daß die Fluoreszenzintensität linear mit der
Saccharidkonzentration ansteigt, und zwar im Bereich von
0,0005 M bis 0,001 M entsprechend der Glucosekonzentration,
die normalerweise in menschlichen Körperfluids gemessen
wird. Dieser Trend gilt nicht nur im Falle des Vorhan
denseins von Glucose allein, sondern auch im Falle des
Vorhandenseins von Glucose gleichzeitig mit anderen
Sacchariden, wie beispielsweise Galactose oder Fructose.
Im Gegensatz dazu entwickelt die Verbindung (8) nahezu
keine Fluoreszenz bei Anwesenheit von Ethylenglykol als
Kontrollmittel. Bezüglich Galactose oder Fructose zeigt
die Verbindung keine substantielle Fluoreszenz selbst bei
der maximal möglichen Konzentration eines solchen Sac
charids in den Körperfluids (0,0001 M), sondern entwickelt
die Fluoreszenz nur dann, wenn die Konzentration dieser
Saccharide höher ist um eine oder zwei Größenordnungen.
Es ist daher verständlich, daß die Verbindung (8) der
vorliegenden Erfindung bei der Detektion von Glucose
verwendet werden kann, da sie starke Fluoreszenz, insbe
sondere in Anwesenheit von Glucose emittiert.
Zusammenfassend sieht die Erfindung folgendes vor:
Eine Fluoreszenzverbindung mit einer Molekularstruktur, die ein Fluorophor aufweist, mindestens eine Phenylbo ronsäuregruppierung und mindestens ein aminvorsehendes Stickstoffatom, wobei das Stickstoffatom in der Nähe der Phenylboronsäuregruppierung angeordnet ist, um so in Wechselwirkung zu treten in intermolekularer Hinsicht mit der Boronsäure. Die Verbindung emittiert Fluoreszenz mit einer hohen Intensität bei der Bindung mit Sacchariden oder einem Saccharid und die Verbindung ist daher geeig net zur Verwendung bei der Detektion eines oder mehrerer Saccharide.
Eine Fluoreszenzverbindung mit einer Molekularstruktur, die ein Fluorophor aufweist, mindestens eine Phenylbo ronsäuregruppierung und mindestens ein aminvorsehendes Stickstoffatom, wobei das Stickstoffatom in der Nähe der Phenylboronsäuregruppierung angeordnet ist, um so in Wechselwirkung zu treten in intermolekularer Hinsicht mit der Boronsäure. Die Verbindung emittiert Fluoreszenz mit einer hohen Intensität bei der Bindung mit Sacchariden oder einem Saccharid und die Verbindung ist daher geeig net zur Verwendung bei der Detektion eines oder mehrerer Saccharide.
Claims (7)
1. Eine Fluoreszenzverbindung mit einer Molekularstruk
tur, die ein Fluorophor aufweist, mindestens eine
Phenylboronsäuregruppierung und mindestens ein
aminvorsehendes Stickstoffatom, wobei das Stick
stoffatom in der Nähe der Phenylboronsäuregrup
pierung angeordnet ist, um so intermolekular mit der
Boronsäure in Wechselwirkung zu treten.
2. Eine Fluoreszenzverbindung mit der folgenden all
gemeinen Formel:
wobei F ein Fluorophor repräsentiert, R ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus niedrigen aliphatischen und aromatischen Funktionsgruppen besteht, und n und m jeweils 0, 1 oder 2 ist, wobei n+m 2 oder 3 ist.
wobei F ein Fluorophor repräsentiert, R ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus niedrigen aliphatischen und aromatischen Funktionsgruppen besteht, und n und m jeweils 0, 1 oder 2 ist, wobei n+m 2 oder 3 ist.
3. Eine Fluoreszenzverbindung nach Anspruch 2, wobei F
ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus
Naphthyl, Anthryl, Pyrenyl und Phenanthryl.
4. Eine Fluoreszenzverbindung der folgenden Formel:
5. Eine Fluoreszenzverbindung der folgenden allgemeinen
Formel:
wobei F ein Fluorophor repräsentiert, R ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus niedrigen aliphati schen und aromatischen Funktionsgruppen und n und m jeweils 0, 1 oder 2 sind und n+m 2 oder 3 sind.
wobei F ein Fluorophor repräsentiert, R ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus niedrigen aliphati schen und aromatischen Funktionsgruppen und n und m jeweils 0, 1 oder 2 sind und n+m 2 oder 3 sind.
6. Eine Fluoreszenzverbindung nach Anspruch 5, wobei F
aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus
Naphthyl, Anthryl, Pyrinyl und Phenantryl.
7. Eine Fluoreszenzverbindung mit der folgenden Formel:
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