取代的咔唑-吲哚磺酸鹽衍生物及其制備方法和用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)化學(xué)領(lǐng)域，具體設(shè)及取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物及其制備方 法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002] s〇2長(zhǎng)期W來(lái)被廣泛的認(rèn)作是重要的大氣污染物。長(zhǎng)時(shí)間暴露在s〇2環(huán)境中不僅會(huì) 遭受呼吸系統(tǒng)疾病，而且會(huì)導(dǎo)致肺癌、屯、血管疾病、腦神經(jīng)失調(diào)等。在自然界中，S〇2通常W 亞硫酸根（S〇32 )和亞硫酸氨根化S〇3)形式存在。亞硫酸鋼和亞硫酸氨鋼在工業(yè)上經(jīng)常被 用作食品、飲料和藥物的添加劑，用W防止在儲(chǔ)存過(guò)程中氧化變質(zhì)和變色等。然而一定量的 亞硫酸鹽和亞硫酸氨鹽會(huì)導(dǎo)致哮喘和過(guò)敏進(jìn)而導(dǎo)致呼吸困難、等麻疹、胃腸道疾病等。線粒 體是細(xì)胞進(jìn)行有氧呼吸的主要場(chǎng)所，也是細(xì)胞生成ATP的主要場(chǎng)所，在細(xì)胞內(nèi)起著能量供 應(yīng)站的作用。除了為細(xì)胞供能外，線粒體還參與諸如細(xì)胞分化、細(xì)胞信息傳遞和細(xì)胞調(diào)亡等 過(guò)程，并擁有調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)和細(xì)胞周期的能力。研究表明，線粒體內(nèi)S化能明顯減弱屯、肌氧 耗的損傷，但細(xì)胞內(nèi)非正常濃度的S化可能誘導(dǎo)癌癥，屯、血管疾病W及神經(jīng)性障礙等疾病。
[0003] 作為一種優(yōu)秀的檢測(cè)器，巧光檢測(cè)法W其高選擇性、高靈敏度W及能在活細(xì) 胞和組織內(nèi)實(shí)時(shí)和高時(shí)空分辨率成像，廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域。由于 線粒體具有雙層膜結(jié)構(gòu)，質(zhì)子在線粒體內(nèi)膜的遷移導(dǎo)致線粒體膜內(nèi)外電勢(shì)差可W達(dá) 到-180mV。因而，一些帶正電荷的化合物能進(jìn)入線粒體內(nèi)，相繼有線粒體祀向的巧光探 針的報(bào)道問(wèn)世[參見(jiàn)：（a)S.C.Dodani,S.C.Leary,P.A.Cobine,D.R.Winge,C.J.Chang,J AmChemSoc. , 2011, 133, 8606 ； (b)Z. -P.Liu,C. -L.Zhang,Y. -C.Chen,W. -J.He,Z. -J. 加o,QiemCommun. , 2012, 48, 8365-8367 ; (c)B.A.DNeto,J.R.Correa,R.G.Silva,RSC Adv. , 2013, 3, 5291-5301 ； (d)N.Jiang,J. -L.Fan,T.Liu,J. -F.Cao,B.Qiao,J. -Y. Wang,化emCommun.，2013, 49, 10620-10622 ; (e)J. -T.Hou,M. -Y.Wu,K.Li,J.化ng,K. -K. 化，Y. -M.Xie,ChemCommun.，2014, 50, 8640-8643 ; (f)M. -Y.Wu,K.Li,Y. -H.Liu,K. -K. 化，Y. -M.Xie,X. -D.Zhou,X. -Q.化，Biomaterials.，2015, 53, 669-678.]。然而檢測(cè)線粒體 內(nèi)S〇2巧光染料鮮有報(bào)道[參見(jiàn)：（a)W.Xu,C.L.Teoh，J. -J.Peng,D. -D.Su，L.化an,Υ.Τ.C hang,Biomaterials.，2015, 56, 1-9 ; (b)Y.Liu,K.Li,M. -Y.Wu,Y. -H.Liu,Y. -M.Xie,X.-化 化，化em.Commun.，2015, 51，10236-10239.]。且運(yùn)些探針都存在明顯的缺點(diǎn)即水溶性差， 靈敏度有待進(jìn)一步提高，不利于在細(xì)胞環(huán)境中檢測(cè)，限制了其進(jìn)一步的生物學(xué)用途和工業(yè) 用途。因此，設(shè)計(jì)合成水溶性巧光染料，用來(lái)檢測(cè)線粒體內(nèi)S〇2具有極其重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明要解決的第一個(gè)問(wèn)題是提供一種取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物，其結(jié)構(gòu) 式如式I所示： 陽(yáng)0化]
[0006] 其中，Ri與R2環(huán)合形成6~18元芳基。
[0007]作為本發(fā)明優(yōu)選的方案，Ri與R2環(huán)合形成6~12元芳基。
[0008]優(yōu)選的，Ri與R2環(huán)合形成6或10元芳基。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述的取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物為
或
[0010] 最優(yōu)的，所述的取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物為
[0011] 本發(fā)明還提供了上述取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法，其反應(yīng)式如 下：
[0012]
陽(yáng)01引其中，Ri與R2環(huán)合形成6~18元芳基。
[0014] 上述取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法包括W下步驟： 陽(yáng)01引曰、將N-甲基巧挫溶于DMF(N，N-二甲基甲酯胺），然后加入P0Cl3(Ξ氯氧憐），升 溫至125°C，在氮?dú)獗Ｗo(hù)，反應(yīng)比，制備得到中間體1 ;
[0016] b、原料1與環(huán)丙橫酸內(nèi)醋在甲苯中回流制備得到中間體2 ;
[0017] C、將中間體1與中間體2在乙醇中回流反應(yīng)，加入乙酸錠催化，制備得到取代巧 挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物。
[0018] 其中，上述取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法中步驟a所述的DMF是無(wú) 水DMF。
[0019] 其中，上述的取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法中步驟a所述Ξ氯氧憐 與N-甲基巧挫的摩爾比為1:1. 4~1.8 ;所述DMF與N-甲基巧挫的摩爾比為2~4:1。
[0020] 其中，上述的取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法中步驟b所述原料1與 環(huán)丙橫酸內(nèi)醋的摩爾比為1:1. 3~1. 6。
[0021] 其中，上述的取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法中步驟C所述乙酸錠的 用量為中間體1的2倍當(dāng)量。
[0022] 其中，上述的取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法中步驟C所述中間體1 與中間體2的摩爾比為1:1. 1~1. 2。
[0023] 本發(fā)明還提供了上述取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物在定量檢測(cè)線粒體內(nèi)S〇2濃 度中的用途。
[0024] 本發(fā)明利用N-甲基巧挫-3-甲醒和取代的嗎I噪橫酸鹽共輛，設(shè)計(jì)合成了一種水溶 性的檢測(cè)線粒體內(nèi)s〇2濃度的巧光染料。本發(fā)明通過(guò)在含有線粒體祀向基團(tuán)的取代嗎I噪中 引入橫酸鹽，使得整個(gè)化合物的水溶性更好，完全滿足生物實(shí)驗(yàn)的需求。此外，本發(fā)明提供 的取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物具有毒副性小、靈敏度高、原料簡(jiǎn)單易得、整條合成路線 可操作性強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、總體成本較低等優(yōu)勢(shì)，和現(xiàn)有的定量檢測(cè)線粒體內(nèi)s〇2的巧光 染料相比，無(wú)疑更有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1化合物3在水中的紫外吸收和巧光發(fā)射圖。其中，a、b圖分別為化合物 3 (10μM)加入服〇3(100μM)反應(yīng)前后的紫外和巧光變化圖。a圖中表明，化合物3本身最 大吸收在506nm，加入服化后，化合物3的最大吸收峰明顯減弱，在266nm和320nm出現(xiàn)兩 個(gè)新峰；b圖中表明，化合物3最大發(fā)射波長(zhǎng)為625nm，加入HS化后，最大發(fā)射波長(zhǎng)處的巧光 強(qiáng)度明顯減弱，而463nm處的巧光明顯增強(qiáng)。
[00%] 圖2化合物3在水中的選擇、干擾圖。其中，黑色條框代表化合物3在水中加入各 種陰離子反應(yīng)前后圖；白色條框代表化合物3在水中加入各種陰離子和HS03反應(yīng)前后圖。 黑色條框表明，化合物3僅僅在加入S〇32 /服〇3后，巧光才發(fā)生明顯的變化；白色條框表明， 化合物3在加入陰離子和服〇3時(shí)，巧光強(qiáng)度也發(fā)生明顯的變化，且與僅僅加入服〇3時(shí)的巧 光強(qiáng)度基本相同。
[0027] 圖3化合物3和市售線粒體巧光探針Mito-Tracker DeepRed在化La細(xì)胞中共同 解化后的共聚焦巧光成像圖。其中，a圖為化合物3的巧光成像圖（488nm激發(fā)，540~680nm 收集）；b圖為Mito-Tracker DeepRed的巧光成像圖化38nm激發(fā)，700~780nm收集）；c 圖為a圖和b圖的疊加圖；d圖為a的明場(chǎng)圖；e圖為共定位相關(guān)性圖。
[0028] 圖4化合物3對(duì)化La細(xì)胞中內(nèi)源性S〇2的成像圖。其中，a和e:細(xì)胞在加 入S〇2donor(2, 4-二硝基苯橫酷節(jié)胺）刺激前后的藍(lán)色巧光通道圖；b和f:細(xì)胞在加入 SOzdonor刺激前后的綠色巧光通道圖；i和j:細(xì)胞在先加入ImMNEM(N-乙基順下締二酷亞 胺）后，再加入SOzdonor刺激的藍(lán)、綠色巧光通道圖；C，g和k:藍(lán)綠巧光通道圖的疊加圖； d，h和1 :曰，e和i的明場(chǎng)圖；m:體外校正曲線；η 組細(xì)胞中的學(xué)生t-檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析。
[0029] 圖5化合物3的MTT細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0030] 取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的制備方法包括W下步驟：
[0031] a、將N-甲基巧挫溶于無(wú)水DMF，然后加入Ξ氯氧憐，升溫至125°C，在氮?dú)獗Ｗo(hù)，反 應(yīng)比，制備得到中間體1 ;所述Ξ氯氧憐與N-甲基巧挫的摩爾比為1:1. 4~1. 8,N，N-二甲 基甲酯胺與N-甲基巧挫的摩爾比為2~4:1。 陽(yáng)03引 b、原料1與環(huán)丙橫酸內(nèi)醋在甲苯中回流制備得到中間體2 ;所述1，1，2-Ξ甲基苯 并[e]嗎I噪與環(huán)丙橫酸內(nèi)醋的摩爾比為1:1.3~1.6。 陽(yáng)03引 C、將中間體1與2在乙醇中回流反應(yīng)，加入乙酸錠催化，制備得到取代巧挫-嗎I噪 橫酸鹽衍生物；所述乙酸錠的用量為中間體1的2倍當(dāng)量；所述中間體1與2的摩爾比為 1:1. 1 ~1. 2。
[0034] 在合成中間體1的過(guò)程中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)有很多雜點(diǎn)產(chǎn)生，控 制反應(yīng)時(shí)間為比左右，反應(yīng)產(chǎn)率較高。未反應(yīng)的N-甲基巧挫原料可W通過(guò)柱層析色譜回 收，回收產(chǎn)率較高。
[0035] 在合成取代的巧挫-嗎I噪橫酸鹽衍生物的過(guò)程中，由于產(chǎn)物在甲醇中的溶解性較 差，可W利用重結(jié)晶的方法得到產(chǎn)物，產(chǎn)率較高。
[0036] 本發(fā)明實(shí)施例中，化La細(xì)胞株購(gòu)于ATCC(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)物收藏所），10 %胎牛血 清購(gòu)于Hyclone公司，DMEM(H)培養(yǎng)基購(gòu)于美國(guó)Gibco公司，線粒體染料Mito-Tracker DeepRed購(gòu)自于LifeTechnologies公司。
[0037] 實(shí)施例IN-甲基巧挫-3-甲醒（中間體1)的合成：
[0038]
[0039] 將3.OOgN-甲基巧挫（16. 55mmol)溶于12血DMF，然后加入3血Ξ氯氧憐。反應(yīng) 升溫至125°C，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下，反應(yīng)比，趁熱倒入