一種硼酸熒光分子探針及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】一種硼酸熒光分子探針及其制備方法和應(yīng)用，該類探針化合物通過(guò)對(duì)氟硼吡咯（Bodipy）類熒光染料進(jìn)行簡(jiǎn)單的化學(xué)修飾而成，屬于精細(xì)化工【技術(shù)領(lǐng)域】。這種基于Bodipy的熒光染料分子中的硼酸基團(tuán)，能夠以共價(jià)鍵牢固地與被分析物結(jié)合，解決了普通熒光探針不能在水溶液中使用的難題，對(duì)于設(shè)計(jì)可實(shí)際應(yīng)用的熒光增強(qiáng)型探針化合物有指導(dǎo)性的意義。該類探針化合物的激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)均在可見(jiàn)光區(qū)；在近中性pH的實(shí)用檢測(cè)范圍內(nèi)，對(duì)葡萄糖、葡萄糖酸、酒石酸等有很好的選擇性；具有很好的靈敏性。該探針化合物可用于實(shí)現(xiàn)以熒光方式對(duì)葡萄糖進(jìn)行檢測(cè)，在醫(yī)學(xué)、工業(yè)生產(chǎn)等過(guò)程的葡萄糖檢測(cè)中有潛在的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種硼酸熒光分子探針及其制備方法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種硼酸熒光分子探針及其制備方法和應(yīng)用，該化合物適用于酒石 酸、扁桃酸等糖酸類化合物的熒光法檢測(cè)，屬于精細(xì)化工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 在快速檢測(cè)領(lǐng)域，分子探針是對(duì)超分子化學(xué)知識(shí)進(jìn)行應(yīng)用的一個(gè)實(shí)例，是新興的 學(xué)科。針對(duì)有機(jī)小分子或無(wú)機(jī)離子的分子探針顯色分析法的研究，是當(dāng)前分子識(shí)別研究的 一個(gè)熱點(diǎn)。糖類、糖酸類及其相關(guān)分子在生物有機(jī)體的新陳代謝中、以及疾病診斷治療(如 糖尿病等)有著非常重要的意義。識(shí)別生物有機(jī)體中的糖以及糖酸類化合物，并定量測(cè)試其 在水溶液中的濃度，對(duì)于醫(yī)學(xué)和生物學(xué)都有重要的意義。
[0003] 以往并無(wú)很簡(jiǎn)便的方法用于糖酸、單糖類的識(shí)別檢測(cè)。利用分子探針，對(duì)于糖類、 糖酸、糖醇類的識(shí)別，大多數(shù)體系都是基于主客體之間形成氫鍵的機(jī)理。至今為止，沒(méi)有能 在水中識(shí)別低濃度糖及其相似物的分子探針。鑒于糖類及其相關(guān)分子在生物的新陳代謝中 所起的重要作用，在水溶液中識(shí)別糖類及其相關(guān)分子顯得尤為重要。苯硼酸與糖類之間的 相互作用非常獨(dú)特，在水溶液中苯硼酸能很容易的與二羥基化合物形成環(huán)狀硼酸酯，屬于 共價(jià)鍵的作用，與普通的分子探針不同(普通的分子探針屬于非共價(jià)的弱相互作用)，所以 說(shuō)明書中的基于硼酸的新分子探針能克服溶劑與客體絡(luò)合對(duì)主體的競(jìng)爭(zhēng)。糖類包含鏈狀排 列的羥基，為絡(luò)合提供了理想的架構(gòu)。最常見(jiàn)的是苯硼酸與包含1，2或1，3-二醇的糖類通 過(guò)共價(jià)鍵形成五元或六元環(huán)。由于苯硼酸的這些特性，使其作為識(shí)別糖類的理想識(shí)別基團(tuán)。 很多研究人員都致力于研究苯硼酸與多種胺的地結(jié)合，形成光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移（PET)的糖類 識(shí)別體系。
[0004] 與普通的熒光分子探針相比，苯硼酸類熒光探針存在多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：（1)高靈敏性； (2)高選擇性（化學(xué)選擇性和對(duì)映選擇性）；（3)檢測(cè)方便快速(可用于原位分析);(4)水溶 性好等等。這些優(yōu)點(diǎn)，引起了超分子化學(xué)工作者的關(guān)注。由于熒光固有的靈敏性，進(jìn)行分析 時(shí)對(duì)探針的量要求非常少，一般只有1〇_ 6 mol/L，而且熒光分光計(jì)應(yīng)用普遍，容易實(shí)現(xiàn)檢測(cè)。 此外，在某些新興研究領(lǐng)域，使用傳統(tǒng)分析方法往往不能滿足要求，而在這些領(lǐng)域，分子探 針將發(fā)揮巨大的作用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明目標(biāo)在于制備新型的熒光分子探針，用于改進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)中水溶性差，靈 敏度低，熒光量子產(chǎn)率低的不足，設(shè)計(jì)并合成出適于檢測(cè)低濃度糖酸分子的熒光增強(qiáng)型 BODIPY熒光探針化合物。
[0006] 本專利發(fā)明人發(fā)現(xiàn)糖酸分子與探針?lè)肿咏j(luò)合能夠促進(jìn)形成五員或六員環(huán)狀硼酸 酯，增強(qiáng)B-N之間的相互作用，從而阻止了 PET導(dǎo)致熒光發(fā)射顯著增強(qiáng)，識(shí)別過(guò)程能在10 s 內(nèi)完成。而硼酸基團(tuán)又具備水溶性，由此，本發(fā)明的探針化合物能夠用于選擇性檢測(cè)樣品中 的ppm級(jí)濃度的糖酸分子，同時(shí)提供增強(qiáng)型的熒光信號(hào)，從而克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)。本 發(fā)明使用BODIPY熒光基團(tuán)，熒光量子產(chǎn)率高，發(fā)射波長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)，可以實(shí)現(xiàn)室溫下溶液中 檢測(cè)PPb級(jí)濃度的糖酸，識(shí)別過(guò)程可在10 s內(nèi)完成。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種硼酸熒光分子探針，該化合物具有下列結(jié)構(gòu)通式：

【權(quán)利要求】
1. 一種硼酸熒光分子探針，其特征在于，該化合物具有下列結(jié)構(gòu)通式：
其中：Q為
札、R2各自獨(dú)立選自H、Ch烷基、鹵素、-0R6、-N (R6) 2、-CN ; 馬、1?4和1?5各自獨(dú)立選自烷基、鹵代烷基、巰基、氰基、硝基、-0R6、-N(R 6)2、-NHR6、-C0NHR6、-CON (R6) 2、- (CH2CH20) nH、- (CH2) fOOM 或-(CH2) ; R6 為 H、烷基或 CH2CH20H ; n、m各自為0-6的整數(shù)； M 為 H、K、Na、Li、NH3R6、NH2 (R6) 2、NH (R6) 3 或 N (R6) 4。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硼酸熒光分子探針的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟： (1)使吡咯與苯甲酰氯及三氟化硼乙醚反應(yīng)，得到中間體B0DIPY :帶有取代基札和R2吡咯類化合物加入鹵代烷溶劑中，室溫?cái)嚢?，使吡咯類化合物均勻分散于溶劑中；在氬氣?護(hù)條件下滴加帶有取代基R3的酰氯類化合物；滴加完畢后，繼續(xù)室溫?cái)嚢枞欤俚渭尤?胺與三氟化硼乙醚，室溫?cái)嚢枰惶欤瑴p壓脫除溶劑，柱層析法分離(硅膠柱，展開(kāi)劑為二氯甲 烷)，得深紅色粘稠物，在甲醇中重結(jié)晶得紅色固體，中間體B0DIPY;所述吡咯類化合物：酰 氯類化合物：三乙胺：三氟化硼乙醚的摩爾比為1: (1.05-1. 1):(2-5):(2-5);所述鹵代烷 溶劑為二氯甲烷、1，2_二氯乙烷或氯仿；
(2)將中間體B0DIPY與三氯氧磷和#，#-二甲基甲酰胺反應(yīng)，得到中間體2 :在冰浴及 惰性氣體保護(hù)條件下，將三氯氧磷和二甲基甲酰胺加入反應(yīng)容器中，攪拌半小時(shí)，至 生成白色塊狀固體，再加入鹵代烷溶劑和中間體B0DIPY，然后回流攪拌反應(yīng)3-5小時(shí)，減壓 脫出溶劑，將殘余物倒入飽和碳酸氫鈉溶液中，析出固體，過(guò)濾，柱層析分離提純(硅膠柱， 展開(kāi)劑為二氯甲烷)，得到中間體2化合物：
中同體BOMPY 畢間體2 所述三氯氧磷與N，N-二甲基甲酰胺的用量的摩爾比為1:1，所述三氯氧磷與中間體 BODIPY 的摩爾比為 100-150 :1 ; (3) 中間體2化合物與胺反應(yīng)并用硼氫化鈉還原：將中間體2化合物加入反應(yīng)器中， 加入混合溶劑（四氫呋喃：乙醇的體積比為2 :7)，室溫?cái)嚢?，惰性氣體保護(hù)下，加入帶有取 代基的伯胺，升溫至80 ° C，攪拌8小時(shí)，冷卻至室溫，加入還原劑，反應(yīng)1小時(shí)，減壓脫除 溶劑，柱層析法分離(硅膠柱，展開(kāi)劑為乙酸乙酯)，得到中間體3化合物，所述還原劑為硼 氫化鈉或氰基硼氫化鈉；所述中間體2化合物：帶有取代基的伯胺：還原劑的摩爾比為1 : (1. 05-1. 1) ：(5-7)；
(4) 將中間體3化合物與溴代保護(hù)苯硼酸反應(yīng)，得熒光分子探針：將中間體3化合物 加入反應(yīng)器中，以乙腈為溶劑，室溫?cái)嚢瑁诙栊詺怏w保護(hù)條件下加入帶有R5取代基的溴 代保護(hù)苯硼酸及過(guò)量碳酸鉀，升溫至70-90 ° C，攪拌8-12小時(shí)，冷卻至室溫，加入鹽酸溶 液，水解半小時(shí)，萃取，干燥，減壓脫除溶劑，柱層析法分離(硅膠柱，展開(kāi)劑為乙酸乙酯：石 油醚=1 :2)得到熒光分子探針；所述中間體3化合物：帶有&取代基的溴代保護(hù)苯硼酸：碳 酸鉀的摩爾比為1 :(1. 05-1. 1) : (4-8);
其中muK的定義同權(quán)利要求1中化合物通式中的定義一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種硼酸熒光分子探針的應(yīng)用，其特征在于：所述熒光分子探 針在中性條件下的水溶液中，用于檢測(cè)葡萄糖、葡萄糖酸、酒石酸具有生物活性的物質(zhì)。
【文檔編號(hào)】C09K11/06GK104277061SQ201410507689
【公開(kāi)日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】趙建章, 崔京南, 王肇 申請(qǐng)人:蘇州富頓光譜儀器有限公司