專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的制備和應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的制備和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
糖類(lèi)物質(zhì)是人類(lèi)賴(lài)以生存的食物來(lái)源，又是生命體中重要的信息物質(zhì)，在細(xì)胞之間的相互識(shí)別、相互作用、水和電解質(zhì)的輸送、癌癥的發(fā)生和轉(zhuǎn)移、機(jī)體的免疫和免疫抑制以及受精和細(xì)胞凝集等生物過(guò)程中都起著關(guān)鍵作用。如果糖的傳遞被破壞，則直接導(dǎo)致某些疾病如腎性糖尿、纖維囊腫、糖尿病甚至于癌癥等各種疾病，嚴(yán)重影響著我們的正常生活。因此，研究高靈敏度、高選擇性的糖識(shí)別方法具有重要的意義。迄今為止，大量糖的識(shí)別方法已有報(bào)道，其中包括酶法、圓二色法、吸收光譜法、電化學(xué)法和熒光分析法等。但是這些方法均不能滿(mǎn)足飛速發(fā)展的糖生物學(xué)所面臨的細(xì) 胞-細(xì)胞、細(xì)胞-胞外基質(zhì)的相互作用，蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、藥物-蛋白質(zhì)相互作用的研究要求。如傳統(tǒng)的血糖檢測(cè)技術(shù)是酶檢測(cè)法，但該方法不穩(wěn)定，測(cè)試條件苛刻，需要經(jīng)常針刺采集血樣，既不方便，又不能連續(xù)跟蹤血糖濃度，而且只能檢測(cè)幾種糖。近年來(lái)的研究集中在發(fā)展連續(xù)跟蹤葡萄糖濃度的體系及方法上，即隨時(shí)反饋血糖濃度以便對(duì)患者進(jìn)行及時(shí)治療。由磷脂雙分子層構(gòu)成的脂質(zhì)體可以應(yīng)用于藥物載體、生物傳感器、基因治療和人工血液等方面，也可以作為細(xì)胞模型。人工合成雙親物可以自組織成雙分子層結(jié)構(gòu)的囊泡。如果在雙親分子內(nèi)引入某些功能基團(tuán)如識(shí)別基團(tuán)和熒光基團(tuán)，則雙親分子可能自組織成具有某些特殊功能的熒光受體，若能進(jìn)入人體內(nèi)，即有可能原位連續(xù)檢測(cè)血糖濃度。苯硼酸(PBA)基團(tuán)與1，2-和1，3_ ニ醇基團(tuán)的多羥基化合物形成可逆的五元或六元環(huán)硼酸酷，如葡萄糖、果糖、麥芽糖等，這種緊密結(jié)合使硼酸可以用作構(gòu)建糖類(lèi)傳感器識(shí)別的功能基團(tuán)。但是，苯硼酸化合物不能發(fā)出熒光，因此，識(shí)別過(guò)程的光學(xué)變化的測(cè)定依賴(lài)于內(nèi)在的光譜性質(zhì)變化是很困難的。這就需要在苯硼酸(PBA)基團(tuán)上接入生色基，根據(jù)生色基內(nèi)在光譜性質(zhì)變化來(lái)檢測(cè)血糖濃度。本發(fā)明在前人的研究基礎(chǔ)上，開(kāi)展了基于苯硼酸識(shí)別基團(tuán)的糖探針的研究，設(shè)計(jì)并制備了以吩嗪并咪唑作為熒光團(tuán)的糖熒光探針。我們通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)含吩嗪并咪唑結(jié)構(gòu)的小分子熒光化合物，具有激發(fā)波長(zhǎng)在可見(jiàn)光區(qū)(350-770nm)，發(fā)射范圍位于長(zhǎng)波長(zhǎng)處，斯托克斯(Stokes)位移較大，能通過(guò)熒光強(qiáng)度的變化高效地檢測(cè)糖的濃度，可作為新型功能熒光分子探針的特色熒光團(tuán)。我們?cè)O(shè)計(jì)合成了以苯硼酸為“受體”単元，吩嗪并咪唑?yàn)椤白x出”単元的新型糖熒光探針，開(kāi)展了檢測(cè)此糖熒光探針對(duì)D-葡萄糖、D-果糖、D-麥芽糖三種糖的選擇性和敏感性。結(jié)果表明，2-(4'-硼酸苯基)-IH-吩嗪[2，3-d]并咪唑隨著D-葡萄糖濃度的變化其熒光強(qiáng)度的變化最明顯，其后依次是D-果糖、D-麥芽糖。這是由于硼酸和單糖的相互作用誘導(dǎo)了分子中氮的孤對(duì)電子的轉(zhuǎn)移，從而導(dǎo)致了生色基熒光強(qiáng)度的改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問(wèn)題，提供ー種新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針及其制備方法，該熒光糖探針具有高選擇性和敏感性，可用于測(cè)定生物體內(nèi)真實(shí)的血糖濃度變化，有利于相關(guān)疾病的診斷，并提供一種快速、簡(jiǎn)便的用于檢測(cè)D-葡萄糖的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案ー種新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針，化合物名稱(chēng)為2_(4'-硼酸苯基)-IH-吩嗪[2，3-d]并咪唑，化學(xué)分子式為C19H13BN4O2，該化合物以吩嗪并咪唑結(jié)構(gòu)作為熒光發(fā)色團(tuán)，以苯硼酸作為識(shí)別基團(tuán)，熔點(diǎn)高于300°C，溶于甲醇后在波長(zhǎng)為365nm的紫外 燈照射下發(fā)出黃色熒光，該化合物的分子結(jié)構(gòu)式為
Hο一種所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的制備方法，步驟如下I)將濃鹽酸與蒸餾水混合得到濃鹽酸水溶液，加入鄰苯ニ胺，攪拌使之溶解得到鄰苯ニ胺溶液，將FeCl3 · 6H20溶解于蒸餾水中得到三氯化鐵水溶液，在攪拌的條件下將三氯化鐵水溶液緩慢倒入上述鄰苯ニ胺溶液中，即有血紅色沉淀產(chǎn)生，加完后繼續(xù)攪拌30分鐘，室溫放置12-24小時(shí)，然后抽濾，用水洗去三氯化鐵，得到粗品，加入20倍量的蒸餾水，加熱至80-90°C進(jìn)行重結(jié)晶，充分干燥，得到2，3- ニ氨基吩嗪的粗品混合物，將粗品混合物加入NaOH溶液中，不斷攪拌使之充分溶解，然后抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行洗滌至PH為7-8，取濾餅，干燥后得到黃褐色晶體狀2，3- ニ氨基吩嗪粗品；2)將4-甲酰基苯硼酸和亞硫酸氫鈉溶于無(wú)水こ醇中，常溫下攪拌4-8小時(shí)得到反應(yīng)液，將2，3- ニ氨基吩嗪溶解于DMF中，然后緩慢滴加到上述反應(yīng)液中，滴加完畢后，80-90°C下加熱攪拌回流12-24小時(shí)，靜置至室溫后倒入10倍冷水中析出沉淀，減壓過(guò)濾、真空干燥后，再用こ醇重結(jié)晶，得到深黃色固體粉末狀2-(4'-硼酸苯基)-IH-吩嗪[2，3-d]并咪唑。所述濃鹽酸的質(zhì)量百分比濃度為37%，濃鹽酸與蒸餾水的體積百分比為I : 4，鄰苯ニ胺與濃鹽酸水溶液的質(zhì)量比為I : 40，三氯化鐵水溶液的質(zhì)量百分比濃度為20%，三氯化鐵水溶液與濃鹽酸水溶液的體積比為I : 2，NaOH水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10%，NaOH水溶液與濃鹽酸水溶液的體積比為I : 4。所述4-甲酰基苯硼酸、亞硫酸氫鈉與2，3-ニ氨基吩嗪的質(zhì)量比為I : I : 1，4-甲?；脚鹚?、亞硫酸氫鈉與無(wú)水こ醇的質(zhì)量比為3 2 80，2，3-ニ氨基吩嗪與DMF的質(zhì)量比為I : 25。一種所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的應(yīng)用，用于PH為6. 86的混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中糖的檢測(cè)，方法如下將所述熒光探針配制成甲醇與混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖液體積比為I : I的ΙΟμΜ的樣品溶液，然后加入含有不同糖的水溶液，測(cè)定樣品中糖的濃度，用于糖濃度體外快速診斷。所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針制備方法的エ藝路線表示如下
權(quán)利要求
1.一種新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針，其特征在于化合物名稱(chēng)為2-(4/ -硼酸苯基)-1Η-吩嗪[2，3-d]并咪唑，化學(xué)分子式為C19H13BN4O2,該化合物以吩嗪并咪唑結(jié)構(gòu)作為熒光發(fā)色團(tuán)，以苯硼酸作為識(shí)別基團(tuán)，熔點(diǎn)高于300°C，溶于甲醇后在波長(zhǎng)為365nm的紫外燈照射下發(fā)出黃色熒光，該化合物的分子結(jié)構(gòu)式為
2.一種如權(quán)利要求I所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的制備方法，其特征在于步驟如下 1)將濃鹽酸與蒸餾水混合得到濃鹽酸水溶液，加入鄰苯二胺，攪拌使之溶解得到鄰苯二胺溶液，將FeCl3 · 6Η20溶解于蒸餾水中得到三氯化鐵水溶液，在攪拌的條件下將三氯化鐵水溶液緩慢倒入上述鄰苯二胺溶液中，即有血紅色沉淀產(chǎn)生，加完后繼續(xù)攪拌30分鐘，室溫放置12-24小時(shí)，然后抽濾，用水洗去三氯化鐵，得到粗品，加入20倍量的蒸餾水，加熱至80-90°C進(jìn)行重結(jié)晶，充分干燥，得到2，3- 二氨基吩嗪的粗品混合物，將粗品混合物加入NaOH溶液中，不斷攪拌使之充分溶解，然后抽濾，并用蒸餾水進(jìn)行洗滌至PH為7-8，取濾餅，干燥后得到黃褐色晶體狀2，3- 二氨基吩嗪粗品； 2)將4-甲酰基苯硼酸和亞硫酸氫鈉溶于無(wú)水乙醇中，常溫下攪拌4-8小時(shí)得到反應(yīng)液，將2，3- 二氨基吩嗪溶解于DMF中，然后緩慢滴加到上述反應(yīng)液中，滴加完畢后，80-90°C下加熱攪拌回流12-24小時(shí)，靜置至室溫后倒入10倍冷水中析出沉淀，減壓過(guò)濾、真空干燥后，再用乙醇重結(jié)晶，得到深黃色固體粉末狀2-(4'-硼酸苯基)-1Η-吩嗪[2，3-d]并咪唑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的制備方法，其特征在于所述濃鹽酸的質(zhì)量百分比濃度為37%，濃鹽酸與蒸餾水的體積百分比為I : 4，鄰苯二胺與濃鹽酸水溶液的質(zhì)量比為I : 40，三氯化鐵水溶液的質(zhì)量百分比濃度為20%，三氯化鐵水溶液與濃鹽酸水溶液的體積比為I : 2，NaOH水溶液的質(zhì)量百分比濃度為10%，NaOH水溶液與濃鹽酸水溶液的體積比為I : 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的制備方法，其特征在于所述4-甲?；脚鹚?、亞硫酸氫鈉與2，3-二氨基吩嗪的質(zhì)量比為I : I : 1，4_甲?；脚鹚帷喠蛩釟溻c與無(wú)水乙醇的質(zhì)量比為3 2 80，2，3-二氨基吩嗪與DMF的質(zhì)量比為I : 25。
5.一種如權(quán)利要求I所述新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針的應(yīng)用，其特征在于用于PH為6. 86的混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中糖的檢測(cè)，方法如下 將所述熒光探針配制成甲醇與混合磷酸鹽標(biāo)準(zhǔn)緩沖液體積比為I : I的10 μ M的樣品溶液，然后加入含有不同糖的水溶液，測(cè)定樣品中糖的濃度，用于糖濃度體外快速診斷。
全文摘要
一種新型吩嗪并咪唑基苯硼酸類(lèi)熒光糖探針，以苯硼酸修飾吩嗪并咪唑類(lèi)化合物，化合物的結(jié)構(gòu)是2-(4′-硼酸苯基)-1H-吩嗪[2,3-d]并咪唑。該熒光探針可用于緩沖水溶液中糖的檢測(cè)，即隨著糖的加入，硼酸與糖分子作用形成硼酸內(nèi)酯，使得體系內(nèi)電子遷移發(fā)生變化，從而使吩嗪并咪唑體系的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是激發(fā)波長(zhǎng)在可見(jiàn)光區(qū)(350-770nm)，發(fā)射范圍位于長(zhǎng)波長(zhǎng)處，具有較大的斯托克斯位移，較高的糖測(cè)定選擇性和敏感性，適合于體系內(nèi)血糖的即時(shí)熒光測(cè)定，穩(wěn)定性好，能長(zhǎng)期保存使用。該熒光糖探針為研究生物苯硼酸相關(guān)的生物信號(hào)通路，以及苯硼酸在一些疾病或生物體內(nèi)過(guò)程中的意義及診斷提供了較好的研究方法。
文檔編號(hào)C07F5/02GK102702242SQ20121017024
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者張泱, 朱雷鳴, 王秋生 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)