KR20160038129A - Compound based on coumarin hemicyanine scaffold for selectively detect peroxynitrite - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a compound based on coumarin hemicyanine structure for selectively detecting peroxynitrite. According to the present invention, the compound based on a coumarin hemicyanine structure maintains the structure in environment inside cells and has a changed fluorescence or absorption spectrum by selectively reacting with exogenous or endogenous peroxynitrite. Therefore, the compound of the present invention is useful to detect peroxynitrite in cells.

Description

페록시나이트라이트를 선택적으로 검출하기 위한 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물{Compound based on coumarin hemicyanine scaffold for selectively detect peroxynitrite}[0001] The present invention relates to a compound based on coumarin hemicyanine scaffold for selectively detecting peroxynitrite,

본 발명은 페록시나이트라이트를 선택적으로 검출하기 위한 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물에 관한 것이다.
The present invention relates to compounds based on cumarine hemicyanide for selectively detecting peroxynitrite.

활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS)과 활성질소종(Reactive Nitrogen Species, RNS)은 생리학(physiology)과 병리학(pathology)에서 매우 중요한 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다(비특허문헌 1). 특히, 상기 ROS 및 RNS의 종류들 중 페록시나이트라이트(ONOO-)는 강력한 산화성과 친핵성 특성으로 인하여 생체 내에서 다양한 세포기능에 관여하는 매우 중요한 요소이다.
Reactive Oxygen Species (ROS) and Reactive Nitrogen Species (RNS) play a very important role in physiology and pathology (Non-Patent Document 1). In particular, peroxynitrite (ONOO - ) among the types of ROS and RNS is a very important factor involved in various cell functions in vivo due to its strong oxidizing property and nucleophilic property.

보다 구체적으로, 페록시나이트라이트는 이산화탄소와 반응하여 나이트로소페록시카보네이트(nitrosoperoxycarbonate, ONOOCO2 -)가 중간체로써 형성되고, 상기 생성된 나이트로소페록시카보네이트는 빠르게 분해되어 탄산염 라디칼(CO3 -·)이 생성된다. 여기서 생성된 탄산염 라디칼은 세포사멸(cell apoptotic) 또는 세포괴사(necrotic cell death)와 같은 세포 손상을 유발한다. 또한, 강력한 산화성을 갖는 페록시나이트라이트는, DNA(deoxyribonucleic acid)나 단백질과 같은 생체분자가 갖는 전자가 풍부한 잔기(moiety)와 직접적으로 반응하여 상기 생체분자의 배열을 방해할 수 있으며 결과적으로 패혈증, 암, 당뇨병, 염증성 질환, 신경병증 질환 등을 유발할 수 있다(비특허문헌 2). 반면에, 생체 내에서 바람직하게 제어되며 발생하는 페록시나이트라이트는 세포의 정상적인 기능을 유도하기 위한 신호 전달 요소로써 역할을 수행하는 것으로도 알려져 있다. 따라서, 페록시나이트라이트의 생체 내 세포기능과의 관련성을 정확하게 이해하기 위하여, 페록시나이트라이트를 선택적으로 검출하기 위한 방법이 필요한 실정이다.
More specifically, peroxynitrite reacts with carbon dioxide to form nitrosoperoxycarbonate (ONOOCO 2 - ) as an intermediate, and the resulting nitrosopentyloxycarbonate is rapidly decomposed to form carbonate radicals (CO 3 - ) Is generated. The carbonate radicals generated here cause cell damage such as cell apoptosis or necrotic cell death. In addition, peroxynitrite having a strong oxidizing ability can directly react with an electron-rich moiety of a biomolecule such as DNA (deoxyribonucleic acid) or protein to interfere with the arrangement of the biomolecule, and as a result, , Cancer, diabetes, inflammatory diseases, neuropathic diseases and the like (Non-Patent Document 2). On the other hand, it is also known that peroxynitrite, preferably controlled and generated in vivo, plays a role as a signaling element for inducing normal function of cells. Therefore, in order to accurately understand the relevance of peroxynitrite to in vivo cell function, a method for selectively detecting peroxynitrite is needed.

이에, 생체 내에서 페록시나이트라이트를 검출하기 위한 다양한 형광 프로브(fluorescent probes)가 개발되었다. 구체적으로, 비특허문헌 3에는 보로네이트(boronate)의 직접적인 산화 반응을 기반으로 하는 프로브에 대한 내용이 기재되어 있다. 이외에도, 활성 케톤(active ketones)과의 반응을 기반으로 하는 프로브(비특허문헌 4), 금속 착물 형성을 기반으로 하는 프로브(비특허문헌 5), 비금속 원소인 텔루륨(tellurium)을 사용하는 프로브(비특허문헌 6) 등이 알려져 있다. 하지만, 특정한 생리적 상태에서 페록시나이트라이트의 반감기(< 20 ms)가 매우 짧을 뿐만 아니라, ClO-, H2O2등 다양한 종류의 ROS에 대하여 선택적으로 페록시나이트라이트를 검출하기 위하여 상기 방법을 사용하기에는 한계가 있다(비특허문헌 7). 뿐만 아니라, 생체 내 존재하는 생체 분자들의 환원성으로 인하여 상기 방법에 따른 프로브를 사용하여 페록시나이트라이트를 선택적으로 검출하기에 어려운 문제점이 있다.
Accordingly, various fluorescent probes have been developed for detecting peroxynitrite in vivo. Specifically, Non-Patent Document 3 describes a probe based on a direct oxidation reaction of boronate. In addition, a probe based on a reaction with active ketones (Non-Patent Document 4), a probe based on metal complex formation (Non-Patent Document 5), a probe using a nonmetal element tellurium (Non-patent document 6) and the like are known. However, not only is the half life (<20 ms) of peroxynitrite very short in certain physiological conditions, but also the method of detecting peroxynitrite selectively for various kinds of ROS such as ClO - , H 2 O 2 There is a limit to use (Non-Patent Document 7). In addition, there is a problem that it is difficult to selectively detect peroxynitrite using a probe according to the above method due to the reducing ability of biomolecules present in vivo.

이에, 본 발명자들은 생체 내 페록시나이트라이트를 선택적으로 검출하기 위한 프로브를 개발하기 위하여 연구하던 중, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물이 세포 내 다양한 활성산소종 중에서, 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응함으로써 형광 또는 흡광 변화가 발생하여 용이하게 검출이 가능하다는 것을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
Accordingly, the present inventors have conducted studies to develop probes for selectively detecting peroxynitrite in vivo, and found that the compounds based on the coumarin hemi-cyan structure according to the present invention are useful as peroxynitrite The present inventors have confirmed that fluorescence or light absorption changes due to selective reaction with light and that the detection can be easily performed, and the present invention has been completed.

Chen, Tian, Shin and Yoon 2011; Dickinson and Chang 2011; Pacher, Beckman and Liaudet 2007; Winterbourn 2008; Xu, Lee, Lee, Lee, Lee and Yoon 2013; Yang, Seidlits, Adams, Lynch, Schmidt, Anslyn and Shear 2010.Chen, Tian, Shin and Yoon 2011; Dickinson and Chang 2011; Pacher, Beckman and Liaudet 2007; Winterbourn 2008; Xu, Lee, Lee, Lee, and Yoon 2013; Yang, Seidlits, Adams, Lynch, Schmidt, Anslyn and Shear 2010. Kryston, Georgiev, Pissis and Georgakilas 2011; Soon, Donnelly, Turner, Hung, Crouch, Sherratt, Tan, Lim, Lam, Bica, Lim, Hickey, Morizzi, Powell, Finkelstein, Culvenor, Masters, Duce, White, Barnham and Li 2011.Kryston, Georgiev, Pissis and Georgakilas 2011; Soon, Donnelly, Turner, Hung, Crouch, Sherratt, Tan, Lim, Lam, Bica, Lim, Hickey, Morizzi, Powell, Finkelstein, Culvenor, Masters, Duce, White, Barnham and Li 2011. Chen et al. 2013b; Sikora, Zielonka, Lopez, Joseph and Kalyanaraman 2009; Sun, Xu, Kim, Flower, Lowe, Yoon, Fossey, Qian, Bull and James 2014.Chen et al. 2013b; Sikora, Zielonka, Lopez, Joseph and Kalyanaraman 2009; Sun, Xu, Kim, Flower, Lowe, Yoon, Fossey, Qian, Bull and James. Peng and Yang 2010; Sun, Wang, Liu, Chen, Tam and Yang 2009; Yang et al. 2006.Peng and Yang 2010; Sun, Wang, Liu, Chen, Tam and Yang 2009; Yang et al. 2006. Rausaria, Kamadulski, Rath, Bryant, Chen, Salvemini and Neumann 2011.Rausaria, Kamadulski, Rath, Bryant, Chen, Salvemini and Neumann 2011. Koide, Kawaguchi, Urano, Hanaoka, Komatsu, Abo, Terai and Nagano 2012; Yu, Li, Wang and Han 2013.Koide, Kawaguchi, Urano, Hanaoka, Komatsu, Abo, Terai and Nagano 2012; Yu, Li, Wang and Han 2013. Chen, Ren, Wright and Ai 2013b; Oushiki, Kojima, Terai, Arita, Hanaoka, Urano and Nagano 2010; Yu, Song, Li, Wang and Han 2012.Chen, Ren, Wright and Ai 2013b; Oushiki, Kojima, Terai, Arita, Hanaoka, Urano and Nagano 2010; Yu, Song, Li, Wang and Han 2012.

본 발명의 목적은 쿠머린 헤미시안 구조 기반 화합물을 제공하는 것이다.
It is an object of the present invention to provide a coumarin hemi-cyan structure-based compound.

본 발명의 다른 목적은 상기 화합물의 제조방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a process for producing the above compound.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 화합물을 포함하는 페록시나이트라이트(ONOO-) 검출용 화학센서를 제공하는 것이다.
A further object of the present invention are peroxy nitrite (ONOO -) containing the compound to provide a sensor for detecting chemicals.

본 발명의 다른 목적은 상기 화학센서를 이용하여 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출하는 방법을 제공하는 것이다.
Another object of the present invention is to provide a method for detecting peroxynitrite (ONOO - ) using the above chemical sensor.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a compound represented by the following general formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1, R2, R3, R4 및 R5는 독립적으로 -H, -OH, 할로겐, C1 -10의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 또는 C1 -10의 직쇄 또는 측쇄 알콕시이다.
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are independently -H, -OH, halogen, C 1 -10 linear or branched alkyl, or C 1 -10 linear or branched alkoxy.

또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,The present invention also relates to a process for producing a compound represented by the formula (1)

화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 1);Reacting a compound represented by the formula (2) with a compound represented by the formula (3) to prepare a compound represented by the formula (4) (step 1);

상기 단계 1에서 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물에 포름알데하이드기를 치환하여 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2); 및(Step 2) of preparing a compound represented by the formula (5) by substituting the compound represented by the formula (4) obtained in the step 1 with a formaldehyde group; And

상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물과 화학식 6으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.Reacting a compound represented by the formula (5) and a compound represented by the formula (6) obtained in the above step 2 to prepare a compound represented by the formula (1) (step 3) to provide.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 반응식 1에서,In the above Reaction Scheme 1,

R1, R2, R3, R4 및 R5는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are the same as defined in the above formula (1).

나아가, 본 발명은 상기 화합물을 포함하는 페록시나이트라이트(ONOO-) 검출용 화학센서를 제공한다.
Furthermore, the present invention provides a chemical sensor for detection of peroxynitrite (ONOO - ) containing the above compound.

또한, 본 발명은 상기 화학센서를 이용하여 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출하는 방법을 제공한다.
The present invention also provides a method for detecting peroxynitrite (ONOO - ) using the chemical sensor.

본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 세포 내 환경에서도 그 구조가 유지되며, 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 또는 흡광 스펙트럼이 변화하므로, 세포 내에서 페록시나이트라이트를 검출하는 용도로 유용하게 사용할 수 있다.
Compounds based on the coumarin hemicaine structure according to the present invention maintain their structure in the intracellular environment and selectively react with exogenous or endogenous peroxynitrite to change fluorescence or absorbance spectrum. Therefore, peroxynitrite Can be used effectively.

도 1은 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN)과 페록시나이트라이트의 반응 메커니즘을 나타낸 이미지이고,
도 2는 실시예 1에서 제조한 화합물과 페록시나이트라이트(0-20μM)가 반응할 때 형광 스펙트럼의 변화를 관찰한 이미지이고, 삽도는 페록시나이트라이트의 첨가 전 및 첨가 후의 페록시나이트라이트의 농도 및 형광 변화의 함수로서 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)을 나타낸 이미지이고,
도 3은 실시예 1에서 제조한 화합물과 페록시나이트라이트(0-20μM)가 반응할 때 흡광 스펙트럼의 변화를 관찰한 이미지이고,
도 4는 ROS, RNS 및 바이오싸이올을 각각 실시예 1에서 제조한 화합물과 반응시켰을 때 관찰되는 형광 스펙트럼을 나타내는 이미지이고, 삽도는 각 ROS, RNS 및 바이오싸이올을 실시예 1에서 제조한 화합물과 반응시키기 전 및 반응시킨 후 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)을 나타낸 이미지이고,
도 5는 ROS, RNS 및 바이오싸이올을 각각 실시예 1에서 제조한 화합물과 반응시켰을 때 관찰되는 흡광 스펙트럼을 나타내는 이미지이고,
도 6은 실시예 1에서 제조한 화합물에 페록시나이트라이트를 서서히 적정하며 1H NMR에서 나타나는 피크의 변화를 관찰한 이미지이고,
도 7은 실시예 1에서 제조한 화합물에 페록시나이트라이트를 서서히 적정하며 질량 스펙트럼에서 나타나는 피크의 변화를 관찰한 이미지이고,
도 8은 생체세포에 실시예 1에서 제조한 화합물과 외인성 페록시나이트라이트를 순차적으로 처리한 후 공초점 현미경을 사용하여 관찰한 형광 이미지이고,
도 9는 생체세포가 페록시나이트라이트를 발생시키도록 유도한 후, 실시예 1에서 제조한 화합물을 처리하고 공초점 현미경을 사용하여 관찰한 형광 이미지이고,
도 10은 다양한 pH범위에 따른 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)의 변화를 나타낸 이미지이고,
도 11은 다양한 NaCl 이온농도에 따른 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)의 변화를 나타낸 이미지이고,
도 12는 실시예 1에서 제조한 화합물의 방사 강도(emission intensity)를 평가한 이미지이다.
1 is an image showing the reaction mechanism of the compound (CHCN) prepared in Example 1 and peroxynitrite,
FIG. 2 is an image obtained by observing a change in fluorescence spectrum when the compound prepared in Example 1 reacts with peroxynitrite (0-20 μM), and the illustration shows an image obtained before and after the addition of peroxynitrite (F 515 nm / F 635 nm ) of fluorescence intensity as a function of concentration and fluorescence change,
FIG. 3 is an image showing a change in absorption spectrum when the compound prepared in Example 1 reacts with peroxynitrite (0-20 μM)
FIG. 4 is an image showing fluorescence spectra observed when the ROS, RNS, and biothiol were respectively reacted with the compound prepared in Example 1, and the illustration shows that the respective ROS, RNS, and biothiol were reacted with the compound prepared in Example 1 (F 515 nm / F 635 nm ) before and after the reaction,
FIG. 5 is an image showing the absorption spectrum observed when the ROS, RNS, and biothiol were respectively reacted with the compound prepared in Example 1,
FIG. 6 is an image obtained by slowly changing the peak of 1 H NMR of peroxynitrite in the compound prepared in Example 1,
Fig. 7 is an image obtained by slowly changing the peak observed in the mass spectrometry by slowly titrating peroxynitrite into the compound prepared in Example 1,
8 is a fluorescence image observed by using a confocal microscope after sequential treatment of the compound prepared in Example 1 and extraneous peroxynitrite in vivo cells,
9 is a fluorescence image obtained by inducing peroxynitrite to be generated in living cells, treating the compound prepared in Example 1 and observing using a confocal microscope,
10 is an image showing the change of the fluorescence intensity ratio (F 515 nm / F 635 nm ) according to various pH ranges,
11 is an image showing a change in the ratio of fluorescence intensity (F 515 nm / F 635 nm ) to various NaCl ion concentrations,
12 is an image for evaluating the emission intensity of the compound prepared in Example 1. Fig.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 제공한다.The present invention provides a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Chemical Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1에서,In Formula 1,

R1, R2, R3, R4 및 R5는 독립적으로 -H, -OH, 할로겐, C1 -10의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 또는 C1 -10의 직쇄 또는 측쇄 알콕시이다.
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are independently -H, -OH, halogen, C 1 -10 linear or branched alkyl, or C 1 -10 linear or branched alkoxy.

바람직하게는,Preferably,

R1, R2, R3, R4 및 R5는 독립적으로 -H, -OH, C1 -5의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 또는 C1 -5의 직쇄 또는 측쇄 알콕시이다.
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are independently -H, -OH, C 1 -5 straight or branched chain alkyl, or C 1 -5 straight or branched alkoxy.

더욱 바람직하게는,More preferably,

R1 및 R2는 독립적으로 에틸이고,R 1 and R 2 are independently ethyl,

R3, R4 및 R5는 독립적으로 메틸이다.
R 3 , R 4 and R 5 are independently methyl.

상기 화합물은 세포 내 존재하는 ONOO-, ·NO, ·O2, H2O2, OCl-, ·OH, t-BuOO· 등의 활성 산소들 중, 오직 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트(ONOO-)만을 선택적으로 검출하기 위한 용도로 사용할 수 있다.
Among these active oxygen species, ONOO - , NO, O 2 , H 2 O 2 , OCl - , OH, t - BuOO, and the like, only the exogenous or endogenous peroxynitrite (ONOO - ) Can be selectively used.

또한, 본 발명은 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,The present invention also relates to a process for producing a compound represented by the formula (1)

화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 1);Reacting a compound represented by the formula (2) with a compound represented by the formula (3) to prepare a compound represented by the formula (4) (step 1);

상기 단계 1에서 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물에 포름알데하이드기를 치환하여 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2); 및(Step 2) of preparing a compound represented by the formula (5) by substituting the compound represented by the formula (4) obtained in the step 1 with a formaldehyde group; And

상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물과 화학식 6으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.Reacting a compound represented by the formula (5) and a compound represented by the formula (6) obtained in the above step 2 to prepare a compound represented by the formula (1) (step 3) to provide.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 반응식 1에서,In the above Reaction Scheme 1,

R1, R2, R3, R4 및 R5는 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같다.
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are the same as defined in the above formula (1).

이하, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 단계별로 상세히 설명한다.
Hereinafter, the process for preparing the compound represented by the formula (1) according to the present invention will be described in detail.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법에 있어서, 상기 단계 1은 화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이며, 보다 구체적으로는 화학식 2로 표시되는 화합물, 화학식 3으로 표시되는 화합물 및 피페리딘을 용매에 용해시켜 환류 가열한 후, 산을 첨가하여 화학식 4로 표시되는 화합물을 얻는 단계이다.In the process for preparing a compound represented by the formula (1) according to the present invention, the step (1) is a step of reacting a compound represented by the formula (2) with a compound represented by the formula (3) Is a step of dissolving a compound represented by the formula (2), a compound represented by the formula (3) and piperidine in a solvent, heating under reflux, and then adding an acid to obtain a compound represented by the formula (4).

이때, 상기 반응 용매로는 테트라하이드로퓨란; 다이옥산; 에틸에테르, 1,2-다이메톡시에탄 등을 포함하는 에테르용매; 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올을 포함하는 저급 알코올; 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 디클로로메탄(DCM), 디클로로에탄, 물, 아세토나이트릴, 아세토나젠설포네이트, 톨루엔설포네이트, 클로로벤젠설포네이트, 크실렌설포네이트, 페닐아세테이트, 페닐프로피오네이트, 페닐부티레이트, 시크레이트, 락테이트, β-하이드록시부티레이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타트레이트, 메탄설포네이트, 프로판설포네이트, 나프탈렌-1-설포네이트, 나프탈렌-2-설포네이트, 만델레이트 등을 사용할 수 있으며, 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다.At this time, as the reaction solvent, tetrahydrofuran; Dioxane; Ether solvents including ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane and the like; Lower alcohols including methanol, ethanol, propanol and butanol; But are not limited to, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), dichloromethane (DCM), dichloroethane, water, acetonitrile, acetonazenesulfonate, toluene sulfonate, chlorobenzene sulfonate, Sulfonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate , Mandelate and the like can be used, and it is preferable to use ethanol.

또한, 상기 산으로는 염산, 아세트산 등을 단독으로 사용하거나 혼합하여 사용할 수 있다.As the acid, hydrochloric acid, acetic acid, etc. may be used alone or in combination.

나아가, 반응온도는 0℃에서 용매의 비등점 사이에서 수행하는 것이 바람직하고, 반응시간은 특별한 제약은 없으나, 0.5-10시간 동안 반응하는 것이 바람직하다.
Further, the reaction is preferably carried out at a temperature of 0 ° C between the boiling point of the solvent, and the reaction time is not particularly limited, but preferably 0.5-10 hours.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물에 포름알데하이드기를 치환하여 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이며, 보다 구체적으로는 화학식 4로 표시되는 화합물을 용매에 용해시킨 후, 염화 포스포릴을 첨가하고 교반하여 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.In the process for preparing a compound represented by the formula (1) according to the present invention, the step (2) is a step for preparing a compound represented by the formula (5) by substituting a formaldehyde group for the compound represented by the formula (4) Specifically, the compound represented by the formula (4) is dissolved in a solvent, and phosphorous chloride is added and stirred to prepare a compound represented by the formula (5).

이때, 상기 반응 용매로는 테트라하이드로퓨란; 다이옥산; 에틸에테르, 1,2-다이메톡시에탄 등을 포함하는 에테르용매; 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올을 포함하는 저급 알코올; 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 디클로로메탄(DCM), 디클로로에탄, 물, 아세토나이트릴, 아세토나젠설포네이트, 톨루엔설포네이트, 클로로벤젠설포네이트, 크실렌설포네이트, 페닐아세테이트, 페닐프로피오네이트, 페닐부티레이트, 시크레이트, 락테이트, β-하이드록시부티레이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타트레이트, 메탄설포네이트, 프로판설포네이트, 나프탈렌-1-설포네이트, 나프탈렌-2-설포네이트, 만델레이트 등을 사용할 수 있으며, 디메틸포름아미드(DMF)를 사용하는 것이 바람직하다.At this time, as the reaction solvent, tetrahydrofuran; Dioxane; Ether solvents including ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane and the like; Lower alcohols including methanol, ethanol, propanol and butanol; But are not limited to, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), dichloromethane (DCM), dichloroethane, water, acetonitrile, acetonazenesulfonate, toluene sulfonate, chlorobenzene sulfonate, Sulfonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate , Mandelate and the like can be used, and it is preferable to use dimethylformamide (DMF).

또한, 반응온도는 0℃에서 용매의 비등점 사이에서 수행하는 것이 바람직하고, 반응시간은 특별한 제약은 없으나, 0.5-10시간 동안 반응하는 것이 바람직하다.
In addition, the reaction is preferably carried out at a temperature of 0 ° C between the boiling point of the solvent, and the reaction time is not particularly limited, but preferably 0.5-10 hours.

본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물과 화학식 6으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이며, 보다 구체적으로는 화학식 5로 표시되는 화합물과 화학식 6으로 표시되는 화합물을 용매에 용해시킨 후 환류 가열하고 정제하여 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계이다.In the process for preparing a compound represented by the formula (1) according to the present invention, the above step 3 is a step of reacting the compound represented by the formula (5) obtained in the above step 2 with the compound represented by the formula (6) More specifically, the compound represented by formula (5) and the compound represented by formula (6) are dissolved in a solvent, heated under reflux and purified to prepare a compound represented by formula (1).

이때, 상기 반응 용매로는 테트라하이드로퓨란; 다이옥산; 에틸에테르, 1,2-다이메톡시에탄 등을 포함하는 에테르용매; 메탄올, 에탄올, 프로판올 및 부탄올을 포함하는 저급 알코올; 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸설폭사이드(DMSO), 디클로로메탄(DCM), 디클로로에탄, 물, 아세토나이트릴, 아세토나젠설포네이트, 톨루엔설포네이트, 클로로벤젠설포네이트, 크실렌설포네이트, 페닐아세테이트, 페닐프로피오네이트, 페닐부티레이트, 시크레이트, 락테이트, β-하이드록시부티레이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타트레이트, 메탄설포네이트, 프로판설포네이트, 나프탈렌-1-설포네이트, 나프탈렌-2-설포네이트, 만델레이트 등을 사용할 수 있으며, 에탄올을 사용하는 것이 바람직하다.At this time, as the reaction solvent, tetrahydrofuran; Dioxane; Ether solvents including ethyl ether, 1,2-dimethoxyethane and the like; Lower alcohols including methanol, ethanol, propanol and butanol; But are not limited to, dimethylformamide (DMF), dimethylsulfoxide (DMSO), dichloromethane (DCM), dichloroethane, water, acetonitrile, acetonazenesulfonate, toluene sulfonate, chlorobenzene sulfonate, Sulfonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate, naphthalene-2-sulphonate , Mandelate and the like can be used, and it is preferable to use ethanol.

또한, 반응온도는 0℃에서 용매의 비등점 사이에서 수행하는 것이 바람직하고, 반응시간은 특별한 제약은 없으나, 0.5-10시간 동안 반응하는 것이 바람직하다.
In addition, the reaction is preferably carried out at a temperature of 0 ° C between the boiling point of the solvent, and the reaction time is not particularly limited, but preferably 0.5-10 hours.

나아가, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 페록시나이트라이트(ONOO-) 검출용 화학센서를 제공한다. 여기서, 상기 화학센서는 생체시료 중에서 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출하는 것을 특징으로 한다.
Further, the present invention provides a chemical sensor for detecting peroxynitrite (ONOO - ) containing the compound represented by the above formula (1). Here, the chemical sensor is characterized by detecting peroxynitrite (ONOO - ) in a biological sample.

또한, 본 발명은 상기 화학센서를 사용하여 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출하는 방법을 제공한다. 여기서, 상기 검출방법은 생체시료 중에서 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출하는 것을 특징으로 한다.The present invention also provides a method for detecting peroxynitrite (ONOO - ) using the above chemical sensor. Here, the detection method is characterized in that peroxynitrite (ONOO - ) is detected in a biological sample.

구체적으로, 도 1에 나타난 바와 같이 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 5각형 고리 내 이중결합에, 페록시나이트라이트(ONOO-)의 음이온을 띄는 산소원자의 친핵성 공격(nucleophilic attack)으로 인하여 발생하는 л-공액계(л-conjugation system) 변화에 기인하는 형광 또는 흡광 특징의 변화를 단독으로 또는 혼합함으로써 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출할 수 있다.
Specifically, as shown in FIG. 1, a double bond in a pentagonal ring of the compound represented by the formula (1) occurs due to a nucleophilic attack of an oxygen atom having an anion of peroxynitrite (ONOO - ) Peroxynitrite (ONOO - ) can be detected by solely or in combination with changes in fluorescence or light absorption characteristics resulting from the change of the--conjugation system.

도 1은 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN)과 페록시나이트라이트의 반응 메커니즘을 나타낸 이미지이다.
1 is an image showing the reaction mechanism of the compound (CHCN) prepared in Example 1 and peroxynitrite.

본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 세포 내 환경에서도 그 구조가 유지되며, 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 또는 흡광 스펙트럼이 변화할 것이라 예상되었으며, 이를 증명하기 위하여 하기 일련의 실험을 수행하였다.
Compounds based on the coumarin hemicyanide structure according to the present invention are expected to maintain their structure in the intracellular environment and selectively react with exogenous or endogenous peroxynitrite to change the fluorescence or the absorption spectrum. The following series of experiments were performed.

먼저, 페록시나이트라이트(ONOO-)의 농도에 따른 형광 및 흡광 스펙트럼의 변화를 평가하기 위하여 실험을 수행한 결과, 실시예 1에서 제조한 화합물은 페록시나이트라이트와 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하는 것으로 나타났다(실험예 1의 도 2 및 도 3 참조).
First, experiments were carried out to evaluate the change of fluorescence and absorption spectrum according to the concentration of peroxynitrite (ONOO - ). As a result, the compound prepared in Example 1 reacted with peroxynitrite and fluorescence and absorption spectra (See Figs. 2 and 3 of Experimental Example 1).

또한, 페록시나이트라이트에 대하여 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반 화합물의 선택성을 평가하기 위하여 실험을 수행한 결과, 실시예 1에서 제조한 화합물은 오직 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하였으며, 페록시나이트라이트를 제외한 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS), 활성질소종(Reactive Nitrogen Species, RNS), 시스테인(Cysteine), 호모시스테인(Homocysteine) 및 글루타티온(Glutathione)에는 형광 및 흡광 스펙트럼의 변화가 관찰되지 않아 선택성이 없는 것으로 나타났다(실험예 2의 도 4 및 도 5 참조).
In addition, experiments were carried out to evaluate the selectivity of the coumarin hemicyan structure-based compound according to the present invention to peroxynitrite. As a result, it was found that the compound prepared in Example 1 selectively reacted with peroxynitrite, Reactive Oxygen Species (ROS), Reactive Nitrogen Species (RNS), Cysteine, Homocysteine, and Glutathione have been reported to have different spectra No change in fluorescence and absorption spectrum was observed, indicating no selectivity (see FIGS. 4 and 5 of Experimental Example 2).

나아가, 페록시나이트라이트와 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반 화합물의 반응 메커니즘을 관찰하기 위하여 1H NMR 및 질량 스펙트럼을 통한 실험을 수행한 결과, 페록시나이트라이트와 실시예 1에서 제조한 화합물의 반응 메커니즘은 도 1과 같은 메커니즘 거동을 갖는 것으로 나타났다(실험예 3의 도 6 및 도 7).
Furthermore, in order to observe the reaction mechanism of the peroxynitrite and the coumarin hemicyan structure-based compound according to the present invention, experiments using 1 H NMR and mass spectroscopy showed that peroxynitrite and the The reaction mechanism of the compound was shown to have the mechanism behavior shown in FIG. 1 (FIG. 6 and FIG. 7 of Experimental Example 3).

또한, 생체세포 내 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트의 검출능력 평가하기 위하여, W138 VA13 세포(정상 인간 폐 세포) 및 RAW 264.7 세포(대식 세포주)를 사용하여 실험을 수행한 결과, 실시예 1에서 제조한 화합물은 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하는 것으로 나타났다(실험예 4의 도 8 및 도 9 참조).
Experiments were conducted using W138 VA13 cells (normal human lung cells) and RAW 264.7 cells (macrophage cells) in order to evaluate the detection ability of intracellular extracellular or endogenous peroxynitrite. As a result, One compound selectively reacts with an exogenous or endogenous peroxynitrite to change the fluorescence and absorption spectrum (see FIGS. 8 and 9 of Experimental Example 4).

나아가, 다양한 pH범위 또는 이온농도의 환경에 있어서, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반 화합물의 안정성을 평가하기 위하여 실험을 수행한 결과, 실시예 1에서 제조한 화합물은 pH 4-9에서 구조가 안정하게 유지되는 것으로 나타났다. 또한, 실시예 1에서 제조한 화합물은 0.0-2.0 mM의 이온농도 환경에서도 구조가 안정하게 유지되는 것으로 나타나 세포 내에서 화학구조가 안정하게 유지될 수 있다는 것을 확인하였다(실험예 5의 도 10 및 도 11 참조).
Furthermore, experiments were conducted to evaluate the stability of the coumarin hemicyanide-based compounds according to the present invention in various pH or ion concentration environments. As a result, it was found that the compound prepared in Example 1 had a structure Of the total population. In addition, the compound prepared in Example 1 showed that the structure was stably maintained even at an ion concentration of 0.0 to 2.0 mM, and it was confirmed that the chemical structure could be stably maintained in the cells (see FIGS. 10 and 10 of Experimental Example 5) 11).

또한, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반 화합물의 광안정성을 평가하기 위하여 실험을 수행한 결과, 실시예 1에서 제조한 화합물은 우수한 광안정성을 갖는 것으로 나타났다(실험예 6의 도 12 참조).
Further, as a result of conducting an experiment to evaluate the optical stability of a coumarin hemicyan structure-based compound according to the present invention, the compound prepared in Example 1 showed excellent optical stability (see FIG. 12 of Experimental Example 6) .

나아가, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반 화합물의 생체적합성을 평가하기 위하여 실험을 수행한 결과, 실시예 1에서 제조한 화합물은 우수한 생체적합성을 갖는 것으로 나타났다(실험예 7 참조).
Further, as a result of conducting an experiment to evaluate the biocompatibility of a coumarin hemicyan structure-based compound according to the present invention, the compound prepared in Example 1 showed excellent biocompatibility (see Experimental Example 7).

이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의하여 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Experimental Examples.

단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 이에 한정되는 것은 아니다.
However, the following examples and experimental examples are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

<< 실시예Example 1> (E)-2-(2-(7-( 1 (E) -2- (2- (7- ( 디에틸아미노Diethylamino )-2-옥소-2H-) -2-oxo-2H- 크로멘Kromen -3-일)바이닐)-1,3,3-트리메틸-3H-Yl) vinyl) -1,3,3-trimethyl-3H- 인돌륨의Of indole 제조 Produce

단계 1 : 7-(Step 1: 7- ( 디에틸아미노Diethylamino )-2H-) -2H- 크로멘Kromen -2-온의 제조-2-one

Figure pat00005
Figure pat00005

4-다이에틸아미노살리실알데하이드(1.93 g, 10mmol), 말론산다이에틸(3.2 g, 20 mmol) 및 피페리딘(1 mL)을 에탄올 (30 mL)에 용해시켜 6시간 동안 환류 가열하였다. 상온으로 냉각하고, 에탄올을 감압 하에서 제거하였다. 생성물에 진한염산 (20 mL)과 빙초산 (20 mL)를 첨가하고 6시간 동안 교반한 후, 가수분해하였다. 용액을 상온으로 냉각하여 100 mL 얼음물을 첨가하였다. NaOH 용액 (40%)을 소량씩 첨가하여 pH를 5로 조절하였다. 30분 동안 교반한 후, 물을 이용하여 여과하고, 톨루엔으로 재결정하여 목적 화합물을 얻었다(1.74g, 수율 : 80.1 %).4-Diethylaminosalicylaldehyde (1.93 g, 10 mmol), malonic acid diethyl (3.2 g, 20 mmol) and piperidine (1 mL) were dissolved in ethanol (30 mL) and heated to reflux for 6 hours. The mixture was cooled to room temperature, and ethanol was removed under reduced pressure. To the product was added concentrated hydrochloric acid (20 mL) and glacial acetic acid (20 mL), stirred for 6 hours, and then hydrolyzed. The solution was cooled to room temperature and 100 mL ice water was added. NaOH solution (40%) was added in small amounts to adjust the pH to 5. After stirring for 30 minutes, the mixture was filtered using water, and recrystallized with toluene to obtain the target compound (1.74 g, yield: 80.1%).

1H-NMR (CDCl3) δ 7.55 (d, 1H), 7.23 (d, 1H), 6.59 (d, 1H), 6.51 (s, 1H), 6.06 (d, 1H,), 3.42 (m, 4H), 1.21 (t, 6H).
1 H-NMR (CDCl 3 )? 7.55 (d, IH), 7.23 (d, IH), 6.59 (d, ), 1.21 (t, 6H).

단계 2 : 7-(Step 2: 7- ( 디에틸아미노Diethylamino )-2-옥소-2H-) -2-oxo-2H- 크로멘Kromen -3--3- 카브알데하이드의Of carbaldehyde 제조 Produce

Figure pat00006
Figure pat00006

아르곤 내 염화 포스포릴(2 mL)을 무수 DMF(2 mL)에 방울 단위로 첨가하여 붉은 용액을 얻었다. 상기 용액을, 무수 DMF(10 mL)에 용해된 상기 단계 1에서 얻은 화합물(1.50 g, 6.91 mmol)과 혼합하고 30분 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 60℃에서 12시간 동안 환류 가열하고 100 mL의 얼음물을 첨가하였다. NaOH 용액 (20%)를 사용하여 pH를 5로 조절하였다. 혼합물을 여과한 후, 재결정하여 목적 화합물을 얻었다(1.20g , 수율 : 70.8%).Phosphorus chloride (2 mL) in argon was added dropwise to anhydrous DMF (2 mL) to give a red solution. The solution was mixed with the compound obtained in step 1 (1.50 g, 6.91 mmol) dissolved in anhydrous DMF (10 mL) and stirred for 30 minutes. The mixture was heated at reflux for 12 hours at 60 &lt; 0 &gt; C and 100 mL of ice water was added. The pH was adjusted to 5 using NaOH solution (20%). The mixture was filtered and recrystallized to obtain the desired compound (1.20 g, yield: 70.8%).

1H-NMR (CDCl3) δ 10.13(s,1H),8.26(s,1H),7.43(d,1H),6.67(d,1H), 6.50 (s, 1H), 3.49 (m, 4H), 1.25 (t, 6H).
1 H-NMR (CDCl 3) δ 10.13 (s, 1H), 8.26 (s, 1H), 7.43 (d, 1H), 6.67 (d, 1H), 6.50 (s, 1H), 3.49 (m, 4H) , &Lt; / RTI &gt; 1.25 (t, 6H).

단계 3 : (E)-2-(2-(7-(Step 3: (E) -2- (2- (7- ( 디에틸아미노Diethylamino )-2-옥소-2H-) -2-oxo-2H- 크로멘Kromen -3-일)바이닐)-1,3,3-트리메틸-3H-Yl) vinyl) -1,3,3-trimethyl-3H- 인돌륨의Of indole 제조 Produce

Figure pat00007
Figure pat00007

7-(디에틸아미노)-2-옥소-2H-크로멘-3-카브알데하이드(50 mg, 2 mmol) 및 1,2,3,3-테트라메틸-3H-인돌륨(60 mg, 2 mmol)을 에탄올 20 mL에 용해시킨 후 10시간 동안 환류 가열하였다. 상온으로 냉각한 후, 에탄올을 감압 하에서 제거하였다. 생성된 고체는 실리카겔과 이동상으로 DCM/메탄올(20/1, v:v)을 사용한 컬럼 크로마토그래피를 사용하여 정제하여 목적화합물을 진한 보라색의 고체 형태로 얻었다(0.312g, 수율 : 68%).2-oxo-2H-chromen-3-carbaldehyde (50 mg, 2 mmol) and 1,2,3,3-tetramethyl-3H- indolium (60 mg, ) Was dissolved in 20 mL of ethanol and heated under reflux for 10 hours. After cooling to room temperature, the ethanol was removed under reduced pressure. The resulting solid was purified by column chromatography using silica gel and mobile phase using DCM / methanol (20/1, v: v) to obtain the title compound as a dark purple solid (0.312 g, yield: 68%).

1H NMR (300 MHz, CDCl3-d3) δ 10.05 (s, 1H), 8.60 (d, J = 16.2 Hz, 1H), 8.13 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 8.10 (d, J = 16.2 Hz, 1H), 7.52-7.63 (m, 4H), 6.72 (dd, J = 9.3 Hz, 1H), 6.47 (s, 1H), 4.31 (s, 3H), 3.54 (q, J = 7.1 Hz, 4H), 1.85 (s, 6H), 1.34 (t, J = 7.1 Hz, 6H). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 -d 3) δ 10.05 (s, 1H), 8.60 (d, J = 16.2 Hz, 1H), 8.13 (d, J = 9.3 Hz, 1H), 8.10 (d, J 1H), 4.31 (s, 3H), 3.54 (q, J = 7.1 Hz, 1H), 6.72 (d, J = , 4H), 1.85 (s, 6H), 1.34 (t, J = 7.1 Hz, 6H).

13C NMR (75 MHz, MeOD-d3) δ 158.1, 154.7, 150.3, 143.1, 140.3, 132.3, 128.7, 122.7, 113.8, 112.4, 110.0, 96.4, 78.1, 51.7, 45.1, 32.6, 25.4, 11.4. MS: [M+] at 401.23.
13 C NMR (75 MHz, MeOD-d 3 )? 158.1, 154.7, 150.3, 143.1, 140.3, 132.3, 128.7, 122.7, 113.8, 112.4, 110.0, 96.4, 78.1, 51.7, 45.1, 32.6, 25.4, 11.4. MS: [M + ] &lt; / RTI &gt;

<< 실험예Experimental Example 1> 페록시나이트라이트( 1 > peroxynitrite ( ONOOONOO -- ) 농도에 따른 형광 및 ) Fluorescence and 흡광Absorbance 스펙트럼 변화 평가 Evaluation of spectrum change

<1-1> 형광 스펙트럼 변화 평가<1-1> Evaluation of Fluorescence Spectrum Change

실시예 1에서 제조한 화합물과 페록시나이트라이트가 반응할 때 형광 스펙트럼의 변화를 관찰하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was carried out in order to observe the change of the fluorescence spectrum when the compound prepared in Example 1 was reacted with peroxynitrite.

PBS(Phosphate buffered saline) 완충액(pH 7.4) 내 실시예 1에서 제조한 화합물 1.0μM에 페록시나이트라이트를 0-20μM의 농도별로 첨가함에 따라 변화하는 형광 스펙트럼을 25℃에서 RF-5301/PC(Shimada) 형광 분광광도계(1cm 석영셀)를 사용하여 측정하였으며 그 결과를 도 2에 나타내었다.
The fluorescence spectrum changed by addition of peroxynitrite to the compound prepared in Example 1 at a concentration of 0-20 μM in PBS (Phosphate buffered saline) buffer (pH 7.4) was measured with RF-5301 / PC Shimada) fluorescence spectrophotometer (1 cm quartz cell), and the results are shown in Fig.

도 2는 실시예 1에서 제조한 화합물과 페록시나이트라이트(0-20μM)가 반응할 때 형광 스펙트럼의 변화를 관찰한 이미지이고, 삽도는 페록시나이트라이트의 첨가 전 및 첨가 후의 페록시나이트라이트의 농도 및 형광 변화의 함수로서 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)을 나타낸 이미지이다.
FIG. 2 is an image obtained by observing a change in fluorescence spectrum when the compound prepared in Example 1 reacts with peroxynitrite (0-20 μM), and the illustration shows an image obtained before and after the addition of peroxynitrite (F 515 nm / F 635 nm ) of fluorescence intensity as a function of fluorescence intensity and fluorescence change.

도 2에 나타난 바와 같이, 페록시나이트라이트의 첨가 농도를 증가시킬수록 형광 스펙트럼의 635nm 부근의 형광(A:빨간색) 강도가 감소하고, 515nm 부근의 형광(B:초록색) 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 실시예 1의 화합물이 페록시나이트라이트와 도 1과 같은 메커니즘을 통해 반응하여 л-공액계(л-conjugation system) 변화가 발생함에 따라 형광 강도가 단파장대로 이동하는 것을 입증한다. 또한, 도 2의 삽도에 나타난 바와 같이, 상기 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)은 페록시나이트라이트의 농도에 대하여 선형적으로 증가하는 것으로 확인되었다. 나아가, 도 2의 삽도에서 반응 표준편차(standard deviation of the response, SD)를 나타내는 회기선(regression line)의 Y-절편값(0.025), 검정곡선(calibration curve)의 기울기(S, 1.66) 및 하기 수학식 1로 표시되는 식을 통해 검출하한(lower limit of detection)농도 값이 49.7 nM이라는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 2, the fluorescence intensity (A: red) intensity near 635 nm in the fluorescence spectrum decreased and the fluorescence intensity (B: green) intensity around 515 nm increased as the concentration of peroxynitrite was increased . This demonstrates that the fluorescence intensity shifts to a shorter wavelength as the compound of Example 1 reacts with peroxynitrite through a mechanism such as that shown in FIG. 1 and a change of the--conjugation system occurs. Further, as shown in the illustration of FIG. 2, it was confirmed that the ratio of the fluorescence intensity (F 515 nm / F 635 nm ) linearly increased with respect to the concentration of peroxynitrite. Further, the Y-intercept value (0.025) of the regression line showing the standard deviation of the response (SD), the slope of the calibration curve (S, 1.66) and the slope The lower limit of detection concentration value was found to be 49.7 nM through the equation expressed by the following equation (1).

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 수학식 1에서,In the above equation (1)

SD는 반응 표준편차이고,SD is the response standard deviation,

S는 기울기이다.
S is the slope.

<1-2> 흡광 스펙트럼 변화 평가&Lt; 1-2 > Evaluation of change in absorption spectrum

실시예 1에서 제조한 화합물과 페록시나이트라이트가 반응할 때 흡광 스펙트럼의 변화를 관찰하기 위하여 상기 실험예 1-1과 동일한 방법으로 수행하였다. 그 결과를 도 3에 나타내었다.
In order to observe the change of the absorption spectrum when the compound prepared in Example 1 and the peroxynitrite were reacted, the same procedure as in Experimental Example 1-1 was carried out. The results are shown in Fig.

도 3은 실시예 1에서 제조한 화합물과 페록시나이트라이트(0-20μM)가 반응할 때 흡광 스펙트럼의 변화를 관찰한 이미지이다.
FIG. 3 is an image showing a change in absorption spectrum when the compound prepared in Example 1 and peroxynitrite (0-20 μM) were reacted. FIG.

도 3에 나타난 바와 같이, 페록시나이트라이트의 첨가 농도를 증가시킬수록 흡광 스펙트럼의 300nm 및 568nm 부근의 흡광(A:파란색) 강도가 감소하고, 422nm 부근의 흡광(B:노란색) 강도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 실시예 1의 화합물이 페록시나이트라이트와 도 1과 같은 메커니즘을 통해 반응하여 л-공액계(л-conjugation system) 변화가 발생하는 것을 입증한다.
As shown in FIG. 3, the absorption (A: blue) intensity near 300 nm and 568 nm of the absorption spectrum decreases as the concentration of peroxynitrite is increased, and the intensity of light absorption (B: yellow) near 422 nm increases Respectively. This demonstrates that the compound of Example 1 reacts with peroxynitrite through a mechanism such as in FIG. 1, resulting in the change of the--conjugation system.

따라서, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 페록시나이트라이트와 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하므로, 페록시나이트라이트를 검출하는 용도로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the compound based on the coumarin hemicaine structure according to the present invention reacts with peroxynitrite to change its fluorescence and absorption spectrum, so that it can be usefully used for detecting peroxynitrite.

<< 실험예Experimental Example 2> 페록시나이트라이트( 2 > peroxynitrite ( ONOOONOO -- )에 대한 선택성 평가) Selectivity evaluation

페록시나이트라이트에 대하여, 실시예 1에서 제조한 화합물의 선택성을 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the selectivity of the compound prepared in Example 1 for peroxynitrite.

<2-1> 형광 스펙트럼 변화를 통한 선택성 평가<2-1> Evaluation of Selectivity by Fluorescence Spectrum Change

실시예 1에서 제조한 화합물의 선택성을 평가하기 위하여 페록시나이트라이트를 0-20μM의 농도로 사용하는 대신에, 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS), 활성질소종(Reactive Nitrogen Species, RNS), 또는 바이오싸이올(Biothiols)을 사용하였으며, 보다 구체적으로는 ·OH, ·NO, ROO·(2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디하이드로클로라이드인 AAPH(2,2'-azobis(2-amidinopropane) dihydrochloride)로부터 peroxyl radical을 얻음), ·O2 -, t-BuOO·, H2O2, ClO-를 각각 30μM, 시스테인(Cysteine, Cys), 호모시스테인(Homocysteine, Hcy), 글루타티온(Glutathione, GSH)를 각각 100μM의 농도로 사용하는 것을 제외하고 상기 실험예 <1-1>과 동일한 방법으로 수행하였다. 그 결과를 도 4에 나타내었다.
Reactive Oxygen Species (ROS), Reactive Nitrogen Species (RNS), and the like were used instead of 0-20 μM of peroxynitrite to evaluate the selectivity of the compound prepared in Example 1, , Or biothiols were used. More specifically, AHP (2,2'-azobisisobutyronitrile), which is 2,2'-azobis (2-amidinopropane) dihydrochloride, azobis (2-amidinopropane) obtaining a peroxyl radical from the dihydrochloride)), · O 2 - , t-BuOO ·, H 2 O 2, ClO - , respectively 30μM, cysteine (cysteine, Cys), homocysteine (homocysteine, Hcy), Was performed in the same manner as in Experimental Example < 1-1 > except that glutathione (GSH) was used at a concentration of 100 mu M, respectively. The results are shown in Fig.

도 4는 ROS, RNS 및 바이오싸이올을 각각 실시예 1에서 제조한 화합물과 반응시켰을 때 관찰되는 형광 스펙트럼을 나타내는 이미지이고, 삽도는 각 ROS, RNS 및 바이오싸이올을 실시예 1에서 제조한 화합물과 반응시키기 전 및 반응시킨 후 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)을 나타낸 이미지이다.
FIG. 4 is an image showing fluorescence spectra observed when the ROS, RNS, and biothiol were respectively reacted with the compound prepared in Example 1, and the illustration shows that the respective ROS, RNS, and biothiol were reacted with the compound prepared in Example 1 (F 515 nm / F 635 nm ) before and after the reaction with the fluorescent material.

도 4에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 화합물은 오직 페록시나이트라이트와 반응하였을 때 형광 스펙트럼의 515nm 부근에서 높은 형광 강도를 나타내는 것으로 확인되었다. 페록시나이트라이트를 제외한 ROS, RNS 및 바이오싸이올은 무처리군과 동일하게 형광 스펙트럼의 635nm 부근에서 높은 형광 강도를 나타내는 것으로 확인되었다. 또한, 도 4의 삽도에 나타난 바와 같이 상기 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)은 페록시나이트라이트를 사용하였을 때, 페록시나이트라이트를 제외한 ROS, RNS 및 바이오싸이올을 사용하였을 때보다 약 474배 높은 형광 강도를 나타내는 것으로 확인되었다. 이는 실시예 1의 화합물이 오직 페록시나이트라이트에 대하여 선택성이 있다는 것을 입증한다.
As shown in Fig. 4, it was confirmed that the compound prepared in Example 1 exhibited a high fluorescence intensity around 515 nm of the fluorescence spectrum when it was reacted with peroxynitrite only. ROS, RNS and biothiol, except peroxynitrite, were found to exhibit high fluorescence intensity near 635 nm of the fluorescence spectrum, as in the untreated group. 4, the ratio of the fluorescence intensity (F 515 nm / F 635 nm ) was higher when using peroxynitrite than when using ROS, RNS and biothiol except peroxynitrite It was confirmed that the fluorescence intensity was about 474 times higher. This demonstrates that the compound of Example 1 is only selective for peroxynitrite.

<2-2> <2-2> 흡광Absorbance 스펙트럼 변화를 통한 선택성 평가 Evaluation of selectivity through spectrum change

실시예 1에서 제조한 화합물의 선택성을 평가하기 위하여 상기 실험예 <2-1>과 동일한 방법으로 수행하였으며, 그 결과를 도 5에 나타내었다.
The selectivity of the compound prepared in Example 1 was evaluated in the same manner as in Experimental Example <2-1>, and the results are shown in FIG.

도 5는 ROS, RNS 및 바이오싸이올을 각각 실시예 1에서 제조한 화합물과 반응시켰을 때 관찰되는 흡광 스펙트럼을 나타내는 이미지이다.
FIG. 5 is an image showing the absorption spectrum observed when the ROS, RNS, and biothiol were respectively reacted with the compound prepared in Example 1. FIG.

도 5에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 화합물은 오직 페록시나이트라이트와 반응하였을 때 흡광 스펙트럼의 568nm 부근에서 낮은 흡광 강도를 나타내는 것으로 확인되었다. 페록시나이트라이트를 제외한 ROS, RNS 및 바이오싸이올은 무처리군과 동일하게 흡광 스펙트럼의 568nm 부근에서 높은 흡광 강도를 나타내는 것으로 확인되었다. 이는 실시예 1의 화합물이 오직 페록시나이트라이트에 대하여 선택성이 있다는 것을 입증한다.
As shown in FIG. 5, it was confirmed that the compound prepared in Example 1 exhibited a low absorption intensity around 568 nm of the absorption spectrum when it was reacted with only peroxynitrite. It was confirmed that ROS, RNS and biothiol except peroxynitrite exhibited a high absorption intensity at around 568 nm of the absorption spectrum as in the untreated group. This demonstrates that the compound of Example 1 is only selective for peroxynitrite.

따라서, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하므로, 페록시나이트라이트를 검출하는 용도로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the compound based on the coumarin hemicyan structure according to the present invention selectively reacts with peroxynitrite to change its fluorescence and absorption spectrum, so that it can be usefully used for detecting peroxynitrite.

<< 실험예Experimental Example 3> 반응 메커니즘 관찰 3> Observation of reaction mechanism

페록시나이트라이트와 실시예 1에서 제조한 화합물의 반응 메커니즘을 관찰하기 위하여 1H NMR 및 질량 스펙트럼을 사용하여 피크를 관찰하였다. 이때, 1H NMR 스펙트럼은 Bruker AM-300 분광계를 사용하여 내부 표준물질로서 테트라메틸실란(TMS)을 포함하는 CDCl3 용액 상에서 측정하였다. 또한, 질량 스펙트럼은 JMS-HX 110A/110A Tandem 질량 분석기(JEOL)를 사용하여 측정하였다.
Peaks were observed using 1 H NMR and mass spectroscopy to observe the reaction mechanism of the peroxynitrite with the compound prepared in Example 1. At this time, 1 H NMR spectrum was measured on a CDCl 3 solution containing tetramethylsilane (TMS) as an internal standard using a Bruker AM-300 spectrometer. In addition, the mass spectrum was measured using a JMS-HX 110A / 110A Tandem mass spectrometer (JEOL).

<3-1> <3-1> 1One H H NMRNMR 측정을 통한 적정( Measurement through appropriate titration ( titrationtitration ) 실험) Experiment

실시예 1에서 제조한 화합물 1μM에 대하여 페록시나이트라이트를 0-20μM로 서서히 적정하며 1H NMR에서 나타나는 피크의 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 6에 나타내었다.
Peroxynitrite was slowly titrated to 0 - 20 μM against 1 μM of the compound prepared in Example 1, and the change in the peak observed by 1 H NMR was observed. The results are shown in Fig.

도 6은 실시예 1에서 제조한 화합물에 페록시나이트라이트를 서서히 적정하며 1H NMR에서 나타나는 피크의 변화를 관찰한 이미지이다.
FIG. 6 is an image obtained by slowly titrating peroxynitrite into the compound prepared in Example 1 and observing the change in peak appearing in 1 H NMR.

도 6에 나타난 바와 같이, 페록시나이트라이트를 첨가하기 전에는 실시예 1에서 제조한 화합물의 헤미시안(hemicyanine)과 쿠머린(coumarin) 사이 이중결합 수소에 해당하는 피크(8.03ppm, 7.98ppm)가 관찰되었지만 페록시나이트라이트를 적정함에 따라 상기 피크가 서서히 사라지는 것을 확인하였다.
As shown in Fig. 6, before addition of peroxynitrite, a peak (8.03 ppm, 7.98 ppm) corresponding to the double bond hydrogen between hemicyanine and coumarin of the compound prepared in Example 1 It was observed that the peaks gradually disappear as peroxynitrite was titrated.

<3-2> 질량 스펙트럼 측정을 통한 적정(<3-2> Titration through mass spectrometry ( titrationtitration ) 실험) Experiment

실시예 1에서 제조한 화합물 1μM에 대하여 페록시나이트라이트를 1-20μM로 서서히 적정하며 질량 스펙트럼에서 나타나는 피크의 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 7에 나타내었다.
Peroxynitrite was gradually titrated to 1-20 [mu] M against 1 [mu] M of the compound prepared in Example 1, and the change in the peak appearing in the mass spectrum was observed. The results are shown in Fig.

도 7은 실시예 1에서 제조한 화합물에 페록시나이트라이트를 서서히 적정하며 질량 스펙트럼에서 나타나는 피크의 변화를 관찰한 이미지이다.
FIG. 7 is an image obtained by slowly changing the peak of the compound produced in Example 1 and observing the change of the peak in the mass spectrometry.

도 7에 나타난 바와 같이, 페록시나이트라이트와 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN)을 동일한 양만큼 반응시켰을 때, 실시예 1 화합물에 해당하는 401.2 m/z 부근의 피크가 관찰되었을 뿐만 아니라, 각각 "CHCN-O", "CHCN-O2H", "CHCN-NO2"에 대응하는 417.1 m/z, 435.0 m/z, 446.2 m/z 피크가 관찰되었다.As shown in Fig. 7, when the peroxynitrite was reacted with the compound (CHCN) prepared in Example 1 by the same amount, not only a peak near 401.2 m / z corresponding to the compound of Example 1 was observed, each "CHCN-O", "CHCN -O 2 H", "CHCN-NO 2" 417.1 m / z, 435.0 m / z, 446.2 m / z peak was observed corresponding to.

또한, 과량의 페록시나이트라이트를 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN)과 반응시켰을 때, 반응 생성물인 1,3,3-트리메틸록시인돌(1,3,3-trimethyloxiindole)과 쿠머린-3-알데하이드(coumarin-3-aldehyde)에 대응하는 176.2 m/z, 246.3 m/z 피크가 관찰되었다.
Further, when an excessive amount of peroxynitrite was reacted with the compound (CHCN) prepared in Example 1, the reaction product, 1,3,3-trimethyloxiindole, and cumarin-3 176.2 m / z, 246.3 m / z peak corresponding to coumarin-3-aldehyde was observed.

따라서, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 페록시나이트라이트와 반응시 도 1과 같은 메커니즘 거동을 갖는 것을 알 수 있다.
Therefore, it can be seen that the compound based on the coumarin hemicyan structure according to the present invention has a mechanism behavior as shown in FIG. 1 when reacted with peroxynitrite.

<< 실험예Experimental Example 4> 생체세포 내 외인성 및 내인성 페록시나이트라이트의 검출능력 평가 4> Evaluation of detection ability of exogenous and endogenous peroxynitrite in living cells

생체세포 내 외인성 및 내인성 페록시나이트라이트에 대하여, 실시예 1에서 제조한 화합물의 검출능력의 평가하기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다.
The following experiment was conducted to evaluate the detection ability of the compound prepared in Example 1 for exogenous and endogenous peroxynitrite in vivo cells.

먼저, W138 VA13 세포(정상 인간 폐 세포) 및 RAW 264.7 세포(대식 세포주)는 American Type Culture Collection(Manassas, VA)으로부터 얻었고, 37℃ 5% CO2 환경 하에서 10× 배양 배지[1% 프로티오스 펩톤(proteose peptone), 0.2% 글루코스, 0.1% 효모 추출물(yeast extract), 0.003% Ethylenediaminetetraacetic acid(EDTA) 페릭(ferric)소듐염] 내 유리 슬라이드(glass slide) 표면에서 배양하였다. 구체적으로, 세포들은 제조업자의 지시사항에 따라 6-웰 플레이트 내에 스크랩핑(Scraping)하고 부착시켜 배양하였다.
First, W138 VA13 cells (normal human lung cells) and RAW 264.7 cells (macrophage cell line) is obtained from the American Type Culture Collection (Manassas, VA), under 37 5% CO 2 environment 10 × culture medium [1% Protea OSU Were cultured on a glass slide surface in a protease peptone, 0.2% glucose, 0.1% yeast extract, 0.003% ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) ferric sodium salt. Specifically, cells were scraped and adhered into 6-well plates according to the manufacturer's instructions.

<4-1> 생체세포 내 외인성 페록시나이트라이트의 검출능력 평가<4-1> Evaluation of detection ability of exogenous peroxynitrite in vivo

W138 VA13 세포에 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN) 5μM를 30분 동안 처리한 후, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline(DPBS)으로 세척하였다. 이후, 외인성 페록시나이트라이트를 각각 0.1 mM, 0.3 mM의 농도로 처리하고 공초점 현미경을 사용하여 이미지화하였다. 그 결과를 도 8에 타내었다.
W138 VA13 cells were treated with 5 μM of the compound (CHCN) prepared in Example 1 for 30 minutes and then washed with Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS). Subsequently, exogenous peroxynitrite was treated at concentrations of 0.1 mM and 0.3 mM, respectively, and imaged using a confocal microscope. The results are shown in Fig.

도 8은 생체세포에 실시예 1에서 제조한 화합물과 외인성 페록시나이트라이트를 순차적으로 처리한 후 공초점 현미경을 사용하여 관찰한 형광 이미지이다.
Fig. 8 is a fluorescence image observed by using a confocal microscope after sequential treatment of the compound prepared in Example 1 and extrinsic peroxynitrite in a living body cell.

도 8에 나타난 바와 같이, 페록시나이트라이트를 처리하지 않은 경우 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN)에 의한 적색 형광(적색 형광 채널, 575-675 nm)이 관찰되었으며, 이는 생체세포 세포질 내에 CHCN이 온전한 형태로 유지되어 있음을 확인할 수 있다. 이후, 산화제 역할을 수행하는 페록시나이트라이트를 첨가하면 CHCN이 산화 분리되어 적색 형광이 약해지고 그린 형광(그린 형광 채널, 490-540 nm)이 강해지는 것을 확인할 수 있다.As shown in Fig. 8, when the peroxynitrite was not treated, red fluorescence (red fluorescence channel, 575-675 nm) by the compound (CHCN) prepared in Example 1 was observed, indicating that CHCN It can be confirmed that it is maintained in a perfect form. Then, peroxynitrite, which acts as an oxidizing agent, is oxidized and CHCN is oxidized to weaken the red fluorescence and enhance the green fluorescence (green fluorescence channel, 490-540 nm).

또한, 노란색으로 확인되는 그린 형광 채널과 적색 형광 채널을 병합(merged)한 이미지로부터 CHCN이 생체세포 내에서 페록시나이트라이트의 농도 변화에 따른 비율계량적인(ratiometric) 반응이 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
In addition, it can be confirmed from the image merged with the green fluorescence channel and the red fluorescence channel that is confirmed in yellow that the ratio ratiometric reaction of the CHCN with the change in the concentration of peroxynitrite in the biocell is excellent .

<4-2> 생체세포 내 내인성 페록시나이트라이트의 검출능력 평가<4-2> Evaluation of detection ability of endogenous peroxynitrite in living cells

내인성 페록시나이트라이트를 생성하기 위하여, 활성산소종(Reactive Oxygen Species, ROS) 또는 활성질소종(Reactive Nitrogen Species, RNS)을 발생시키는 특징을 갖는 RAW 264.7 세포에 리포폴리사카라이드(lipopolysaccharide, LPS)를 16시간 동안 1μg/ml, 인터페론-γ를 4시간 동안 50 ng/ml, 포르볼 12-미리스테이트 13-아세테이트(phorbol 12-myristate 13-acetate, PMA)를 30분 동안 10 nM 처리하여 내인성 페록시나이트라이트의 생성을 유도하였다. 이후, 과산화물 포착제인 2,2,6,6-테트라메틸-1-피페리디닐옥시(TEMPO)를 100μM 또는 산화질소 합성억제제인 아미노구아니딘(AG)을 1mM 더 처리하였다. 상기 세포에 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN) 5μM를 30분 동안 처리한 후, Dulbecco's Phosphate Buffered Saline(DPBS)으로 세 차례에 걸쳐 세척하고 공초점 현미경을 사용하여 이미지화하였다. 그 결과를 도 9에 타내었다.
In order to produce endogenous peroxynitrite, lipopolysaccharide (LPS) was added to RAW 264.7 cells having the characteristics of generating Reactive Oxygen Species (ROS) or Reactive Nitrogen Species (RNS) Treated with 10 nM of phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA) for 30 min, followed by incubation for 1 hour at 37 ° C for 1 hour, Led to the production of Roxynitrite. Then, 100 μM of 2,2,6,6-tetramethyl-1-piperidinyloxy (TEMPO) or aminoguanidine (AG) as a nitric oxide synthesis inhibitor was further treated with 1 mM of a peroxide capturing agent. The cells were treated with 5 μM of the compound (CHCN) prepared in Example 1 for 30 minutes, washed three times with Dulbecco's Phosphate Buffered Saline (DPBS) and imaged using a confocal microscope. The results are shown in Fig.

도 9는 생체세포가 페록시나이트라이트를 발생시키도록 유도한 후, 실시예 1에서 제조한 화합물을 처리하고 공초점 현미경을 사용하여 관찰한 형광 이미지이다.
FIG. 9 is a fluorescence image obtained by inducing peroxynitrite to generate biocells, treating the compound prepared in Example 1, and observing using a confocal microscope.

도 9에 나타난 바와 같이, RAW 264.7 세포가 페록시나이트라이트를 발생시키도록 유도하지 않고 실시예 1에서 제조한 화합물(CHCN)을 처리한 경우 CHCN에 의한 적색 형광(적색 형광 채널, 575-675 nm)이 관찰되었으며, 이는 생체세포 세포질 내에 CHCN이 온전한 형태로 유지되어 있음을 확인할 수 있다. 반면, RAW 264.7 세포가 페록시나이트라이트를 발생시키도록 유도하기 위하여 LPS, 인터페론-γ, PMA를 순차적으로 처리하고 CHCN과 반응시킨 경우 RAW 264.7 세포에 의하여 발생한 내인성 페록시나이트라이트의 산화성으로 인하여 CHCN가 산화 분리되어 적색 형광이 약해지고 그린 형광(그린 형광 채널, 490-540 nm)이 강해지는 것을 확인할 수 있다. RAW 264.7 세포에 LPS, 인터페론-γ, PMA를 순차적으로 처리한 후, AG 또는 TEMPO를 더 처리하고 CHCN과 반응시킨 경우 내인성 페록시나이트라이트의 발생이 억제되므로 그린 형광보다는 적색 형광이 강하게 관찰되는 것을 확인할 수 있다.As shown in FIG. 9, when the compound (CHCN) prepared in Example 1 was treated without inducing the production of peroxynitrite by RAW 264.7 cells, red fluorescence by CHCN (red fluorescence channel, 575-675 nm ) Was observed, indicating that the CHCN was maintained intact in the cytoplasm of the living cell. On the other hand, when RAW 264.7 cells were treated with LPS, interferon-γ, and PMA in order to induce peroxynitrite generation, the oxidative nature of endogenous peroxynitrite caused by RAW 264.7 cells caused CHCN The red fluorescence is weakened and the green fluorescence (green fluorescence channel, 490-540 nm) is strengthened. RAW 264.7 cells were treated with LPS, interferon-γ, and PMA sequentially, and then treated with CHCN and then treated with AG or TEMPO to inhibit the generation of endogenous peroxynitrite, resulting in stronger red fluorescence than green fluorescence Can be confirmed.

또한, 노란색으로 확인되는 그린 형광 채널과 적색 형광 채널을 병합(merged)한 이미지로부터 CHCN이 생체세포 내에서 페록시나이트라이트의 농도 변화에 따른 비율계량적인(ratiometric) 반응이 우수하다는 것을 확인할 수 있다.
In addition, it can be confirmed from the image merged with the green fluorescence channel and the red fluorescence channel that is confirmed in yellow that the ratio ratiometric reaction of the CHCN with the change in the concentration of peroxynitrite in the biocell is excellent .

따라서, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 세포 내에서도 그 구조가 유지되며, 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하므로, 세포 내에서 페록시나이트라이트를 검출하는 용도로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the compound based on the coumarin hemicaine structure according to the present invention maintains its structure in a cell and selectively reacts with exogenous or endogenous peroxynitrite to change the fluorescence and the absorption spectrum. Therefore, the peroxynitrite Can be used effectively.

<< 실험예Experimental Example 5>  5> pHpH 또는 이온농도 환경에 따른 안정성 평가 Or stability of ion concentration environment

다양한 pH범위 또는 이온농도의 환경에 있어서, 실시예 1에서 제조한 화합물의 안정성을 평가하기 위하여 상기 실험예 <1-1>과 동일한 방법으로 수행하되 pH와 NaCl 이온농도를 변화시키며 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)의 변화를 관찰하였다. 그 결과를 도 10 및 도 11에 나타내었다.
In order to evaluate the stability of the compound prepared in Example 1 in various pH ranges or ion concentrations, the pH and the NaCl ion concentration were varied, and the ratio of fluorescence intensity (F 515 nm / F 635 nm ). The results are shown in Fig. 10 and Fig.

도 10은 다양한 pH범위에 따른 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)의 변화를 나타낸 이미지이다.Fig. 10 is an image showing the change of the fluorescence intensity ratio (F 515 nm / F 635 nm ) according to various pH ranges.

도 11은 다양한 NaCl 이온농도에 따른 형광 강도의 비율(F515nm/F635nm)의 변화를 나타낸 이미지이다.
11 is an image showing a change in the ratio of fluorescence intensity (F 515 nm / F 635 nm ) to various NaCl ion concentrations.

도 10에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 화합물은 pH 4-9에서 구조가 안정하게 유지되는 것으로 나타났으며, pH가 9 초과일 경우 구조가 분해되어 형광 강도의 비율에 변화가 발생하는 것을 알 수 있다.As shown in FIG. 10, the compound prepared in Example 1 showed a stable structure at pH 4-9, and when the pH was over 9, the structure was decomposed to change the ratio of fluorescence intensity .

또한, 도 11에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 화합물은 0.0-2.0 mM의 이온농도 환경에서 구조가 안정하게 유지되는 것으로 확인되었다.
Also, as shown in Fig. 11, it was confirmed that the compound prepared in Example 1 was stably maintained in the ion concentration environment of 0.0 to 2.0 mM.

따라서, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 세포 내에서도 그 구조가 유지되며, 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하므로, 세포 내에서 페록시나이트라이트를 검출하는 용도로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the compound based on the coumarin hemicaine structure according to the present invention maintains its structure in a cell and selectively reacts with exogenous or endogenous peroxynitrite to change the fluorescence and the absorption spectrum. Therefore, the peroxynitrite Can be used effectively.

<< 실험예Experimental Example 6> 광 안정성 평가 6> Evaluation of light stability

실시예 1에서 제조한 화합물의 광 안정성을 평가하기 위하여 25℃에서 UV-vis spectra(Scinco 3000 spectrophotometer, 1cm 석영셀)를 사용하여 방사 강도(emission intensity)를 측정하였고, 그 결과를 도 12에 나타내었다.
In order to evaluate the light stability of the compound prepared in Example 1, the emission intensity was measured using a UV-vis spectra (Scinco 3000 spectrophotometer, 1 cm quartz cell) at 25 ° C. The results are shown in FIG. 12 .

도 12는 실시예 1에서 제조한 화합물의 방사 강도(emission intensity)를 평가한 이미지이다.
12 is an image for evaluating the emission intensity of the compound prepared in Example 1. Fig.

도 12에 나타난 바와 같이, 실시예 1에서 제조한 화합물은 24시간 동안 구조가 안정하게 유지되는 것으로 나타나 방사 강도가 우수한 것을 알 수 있다.
As shown in FIG. 12, the compound prepared in Example 1 showed that the structure was stably maintained for 24 hours, indicating that the radiation intensity was excellent.

따라서, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물은 세포 내에서도 그 구조가 유지되며, 외인성 또는 내인성 페록시나이트라이트와 선택적으로 반응하여 형광 및 흡광 스펙트럼이 변화하므로, 세포 내에서 페록시나이트라이트를 검출하는 용도로 유용하게 사용할 수 있다.
Therefore, the compound based on the coumarin hemicaine structure according to the present invention maintains its structure in a cell and selectively reacts with exogenous or endogenous peroxynitrite to change the fluorescence and the absorption spectrum. Therefore, the peroxynitrite Can be used effectively.

<< 실험예Experimental Example 7> 세포독성 평가 7> Assessment of cytotoxicity

실시예 1에서 제조한 화합물의 세포독성을 평가하기 위하여, 화합물을 각각 상기 실험예 4에서 사용한 W138 VA13 세포(정상 인간 폐 세포)와 RAW 264.7 세포(대식 세포주)에 첨가 배양하였다.
In order to evaluate the cytotoxicity of the compounds prepared in Example 1, the compounds were added to W138 VA13 cells (normal human lung cells) and RAW 264.7 cells (macrophage cells) used in Experimental Example 4, respectively.

그 결과, 실시에 1에서 제조한 화합물과 상기 세포를 함께 배양한 지 24시간이 경과 하면 모든 세포가 죽는 것으로 나타났다. 하지만, 2시간 동안은 세포가 온전하게 유지되는 것으로 확인되므로, 본 발명에 따른 쿠머린 헤미시안 구조 기반의 화합물을 사용하여 세포 내 페록시나이트라이트를 검출하기에는 충분한 세포독성을 갖는 것을 알 수 있다.As a result, all the cells died after 24 hours of incubation of the compound prepared in Example 1 and the above cells. However, since it is confirmed that the cells remain intact for 2 hours, it can be seen that the compound of the present invention has sufficient cytotoxicity to detect intracellular peroxynitrite using the compound based on the cumarine hemicyan structure.

Claims (10)

하기 화학식 1로 표시되는 화합물:
[화학식 1]
Figure pat00009

(상기 화학식 1에서,
R1, R2, R3, R4 및 R5는 독립적으로 -H, -OH, 할로겐, C1 -10의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 또는 C1 -10의 직쇄 또는 측쇄 알콕시이다).
A compound represented by the following formula (1):
[Chemical Formula 1]
Figure pat00009

(In the formula 1,
R 1, R 2, R 3 , R 4 and R 5 are independently -H, -OH, halogen, C 1 -10 linear or branched alkyl, alkoxy or linear or branched C 1 -10 in).
제1항에 있어서,
R1, R2, R3, R4 및 R5는 독립적으로 -H, -OH, C1 -5의 직쇄 또는 측쇄 알킬, 또는 C1 -5의 직쇄 또는 측쇄 알콕시인 것을 특징으로 하는 화합물.
The method according to claim 1,
Wherein R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are independently -H, -OH, C 1 -5 straight or branched chain alkyl, or C 1 -5 straight or branched alkoxy.
제1항에 있어서,
R1 및 R2는 독립적으로 에틸이고,
R3, R4 및 R5는 독립적으로 메틸인 것을 특징으로 하는 화합물.
The method according to claim 1,
R 1 and R 2 are independently ethyl,
R 3 , R 4 and R 5 are independently methyl.
하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,
화학식 2로 표시되는 화합물과 화학식 3으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 1);
상기 단계 1에서 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물에 포름알데하이드기를 치환하여 화학식 5로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 2); 및
상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물과 화학식 6으로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물을 제조하는 단계(단계 3);를 포함하는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법:
[반응식 1]
Figure pat00010

(상기 반응식 1에서,
R1, R2, R3, R4 및 R5는 제1항의 화학식 1에서 정의한 바와 같다).
As shown in Scheme 1 below,
Reacting a compound represented by the formula (2) with a compound represented by the formula (3) to prepare a compound represented by the formula (4) (step 1);
(Step 2) of preparing a compound represented by the formula (5) by substituting the compound represented by the formula (4) obtained in the step 1 with a formaldehyde group; And
(3), which comprises reacting the compound represented by the formula (5) and the compound represented by the formula (6) obtained in the step 2 to prepare a compound represented by the formula (1) Way:
[Reaction Scheme 1]
Figure pat00010

(In the above Reaction Scheme 1,
R 1 , R 2 , R 3 , R 4 and R 5 are the same as defined in the formula (1).
제1항의 화합물을 포함하는 페록시나이트라이트(ONOO-) 검출용 화학센서.
A chemical sensor for detecting peroxynitrite (ONOO - ) comprising the compound of claim 1.
제5항에 있어서,
상기 화학센서는 생체시료 중에서 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출하는 것을 특징으로 하는 화학센서.
6. The method of claim 5,
Wherein the chemical sensor detects peroxynitrite (ONOO - ) in a biological sample.
제5항에 있어서,
상기 화학센서는 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 5각형 고리 내 이중결합에, 페록시나이트라이트(ONOO-)의 음이온을 띄는 산소원자의 친핵성 공격(nucleophilic attack)으로 인하여 발생하는 л-공액계(л-conjugation system) 변화에 기인하는 형광 또는 흡광 특징의 변화를 단독으로 또는 혼합하여 측정하는 것을 특징으로 하는 화학센서.
6. The method of claim 5,
It said chemical sensor is in the five-membered ring of the double bonds in the compound represented by formula (1) of claim 1, peroxy nitrite (ONOO -) л- arising from nucleophilic attack of the oxygen atom stands for the anion of (nucleophilic attack) Characterized in that the change in fluorescence or absorption characteristics due to the change of the conjugated system is measured singly or in combination.
제5항의 화학센서를 이용한 페록시나이트라이트(ONOO-)의 검출방법.
A method for detecting peroxynitrite (ONOO - ) using the chemical sensor of claim 5.
제8항에 있어서,
상기 검출방법은 생체시료 중에서 페록시나이트라이트(ONOO-)를 검출하는 것을 특징으로 하는 검출방법.
9. The method of claim 8,
Wherein the detection method detects peroxynitrite (ONOO - ) from a biological sample.
제8항에 있어서,
상기 검출방법은 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 5각형 고리 내 이중결합에, 페록시나이트라이트(ONOO-)의 음이온을 띄는 산소원자의 친핵성 공격(nucleophilic attack)으로 인하여 발생하는 л-공액계(л-conjugation system) 변화에 기인하는 형광 또는 흡광 특징의 변화를 단독으로 또는 혼합하여 측정하는 것을 특징으로 하는 검출방법.
9. The method of claim 8,
The above-mentioned detection method is a method for detecting the presence of a--amino group in the double bond in the pentagonal ring of the compound represented by the general formula (1), which is caused by a nucleophilic attack of an oxygen atom having anion of peroxynitrite (ONOO - ), Characterized in that a change in fluorescence or light absorption characteristics caused by a change in a conjugated system is measured singly or in combination.
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CN109608414A (en) * 2018-12-26 2019-04-12 山东师范大学 Detect the fluorescence probe and its preparation method and application of peroxynitrite

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