一种氟硼吡咯类衍生荧光化合物及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于检测硫化氢（H2S)的荧光探针，具体的说是一种氟硼吡咯类衍生 荧光化合物及其应用。
【背景技术】
[0002] 目前认为硫化氢（H2S)是继NO和CO之后被发现的第三种气体信号分子，内源性 H2S在体内由不同的组织和细胞产生，在生理浓度水平下，H2S参与一系列的生理调控过程， 与此同时，三个气体递质硫化氢、一氧化氮和一氧化碳之间还通过各种交互作用调控着人 体的健康与疾病，但目前对H 2S的了解远少于NO和C0。内源性H2S作为小分子物质，在脂 溶性溶剂中的溶解度为水中的5倍，可自由通过细胞膜。H 2S在线粒体内谷胱甘肽作用下被 氧化为硫酸盐和硫代硫酸盐，在细胞质中少量H2S通过甲基化作用转变为低毒的甲硫醇和 二甲基硫酸盐，通过肾脏、肠道和肺脏排出。
[0003] 哺乳动物体内的H2S主要通过含硫的半胱氨酸代谢生成。胱硫醚-Y -裂解酶 (eystathionine-Y-lyase，CSE)和胱硫謎-β-合成酶（cystathionine-β-synthase， CBS)是体内转硫途径的关键酶，对H2S的产生以及含硫化合物的代谢具有重要调节作用， CSE主要在主动脉、肺动脉、尾动脉、肠系膜动脉和门静脉上有表达；相反CBS主要分布在神 经系统内；在回肠、肾脏和肝脏中则同时有CBS和CSE的表达；一些种类的癌细胞也可产生 H2S0
[0004] 传统的气体检测方法有电化学法、化学发光法、电子自旋共振波谱法和紫外可见 光谱法等，但上述方法往往需要试样预处理，需要破坏组织或裂解细胞，并且耗时长，相对 成本较高。故而，上述检测方法不能直接检测细胞内硫化氢的真实状态和浓度，难以真正反 映细胞内硫化氢原位实时活动规律及调控机制。因此，实验技术已经大大地影响到对硫化 氢的检测以及其效应信号通道的研究。虽然上述每一种方法在一定条件下都是可行的，但 是关于生命体中H 2S的研究所遇到的瓶颈是缺少灵敏而又专一地检测生命系统中H2S靶向 浓度变化的检测工具，由此可见，开发一种新的能够实现对生命体内H 2S水平进行靶向检测 的生物医学工具将是该研究领域的突破点。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种氟硼吡咯类衍生荧光化合物及其应用。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0007] -种氟硼吡咯类衍生荧光化合物，如通式I所示，
[0008]
[0009] 通式I中：
[0010] R1为连硫邻苯二甲酸、连硒邻苯二甲酸或连碲邻苯二甲酸基团；
[0011] R2为连硫邻苯二甲酸、连硒邻苯二甲酸、连碲邻苯二甲酸基团、丁基三苯基鱗基 团、N-丙基吗啉基团或C125的烷基链；
[0012] X为H或卤素；
[0013] Y 为 N 或 C ;
[0014] Z 为 N 或 0;
[0015] 进一步的说，所述通式I中&为连硫邻苯二甲酸；私为丁基三苯基鳞基团或N-丙 基吗啉基团；X为H ;Y为N ;Z为0。
[0016] -种氟硼吡咯类化合物的应用，以所述通式I所示的氟硼吡咯类化合物作为硫化 氢的荧光探针。
[0017] -种荧光探针，荧光探针为通式I所示的以（BODIPY)染料作为荧光母体，并在母 体上R 2取代基位置引入对具备线粒体、溶酶体、内质网定位功能团的季磷盐、吗啉、C1 25烷 基碳链、连硫邻苯二甲酸、连硒邻苯二甲酸或连碲邻苯二甲酸基团。
[0018] 所述荧光探针用于定性/定量的检测生理环境下、细胞或生物体内的硫化氢。
[0019] 本发明的有益效果：
[0020] 本发明化合物用于作为H2S荧光检测的探针，其在H2S存在下对应的荧光强度发生 变化，进而可用于水体系、模拟生理环境和细胞内HNO水平的检测。本发明用于H 2S荧光探 针的这类化合物，在H2S存在下对应的荧光强度发生变化，可用于H2S的检测，并可缩减样品 处理时间、大大降低检测成本和提高检测精度。这类化合物作为荧光探针可用于细胞内外 H2S浓度的检测，不仅对阐明H2S对血管新生产生具有重要的科学意义，而且为H2S在不同浓 度下对肿瘤凋亡和转移奠定理论基础。
【附图说明】
[0021] 图1为本发明实施例提供的采用的荧光探针对H2S检测前后荧光变化。
[0022] 图2为本发明实施例提供的所采用的荧光探针对H2S的选择性示意图；其中，横坐 标从左至右依次为：硫化氢、谷胱甘肽、半胱氨酸、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、维生素 C、硫辛 酸、环氧硫蛋白、金属硫蛋白、维生素 E、尿酸、组氨酸和酪氨酸。
【具体实施方式】
[0023] 氟硼吡咯类衍生荧光化合物通式为：
[0024]
[0025] 式 I 中：
[0026] R1为连硫邻苯二甲酸、连硒邻苯二甲酸或连碲邻苯二甲酸基团；
[0027] R2为连硫邻苯二甲酸、连硒邻苯二甲酸、连碲邻苯二甲酸基团、丁基三苯基鳞基 团、N-丙基吗啉基团或C1 25的烷基链；
[0028] X为H或卤素；
[0029] Y 为 N 或 C ;
[0030] Z 为 N 或 0 ;
[0031] 优选：通式I中X为H ;Y为N;Z为0时，所述氟硼吡咯类化合物的通式为：
[0032]
[0033] 通式II中：
[0034] R1为连硫邻苯二甲酸、连硒邻苯二甲酸或连碲邻苯二甲酸基团；
[0035] R2为连硫邻苯二甲酸、连硒邻苯二甲酸、连碲邻苯二甲酸基团、丁基三苯基基 团或N-丙基吗啉基团；
[0036] 将通式I与待测定水体、模拟生理环境或细胞内的H2S反应从而导致荧光强度的 改变，所得通式ΠΙ结构的化合物；
[0037]
[0038] 将通式II结构应用于检测H2S时，其与H2S作用后，生成具有通式IV结构的化合 物，从而导致荧光强度的改变；
[0039]
[0040] 通式II可对H2S进行定性、定量的检测。
[0041] 本发明中使用的术语"烷基"包括直链烷基和支链烷基。如提及单个烷基如"丙 基"，则只特指直链烷基，如提及单个支链烷基如"异丙基"，则只特指支链烷基。例如，" C1 6 烷基"包括C1 4烷基、C1 3烷基、甲基、乙基、正丙基、异丙基和叔丁基。类似的规则也适用于 本说明书中使用的其它基团。
[0042] 本发明中使用的术语"卤素"包括氟、氯、溴和碘。
[0043] 本发明中使用的术语"苄基"是指-CH2-Ph基团。当用"任选取代"修饰苄基时，指 该苄基可以未取代的形式存在，或者可被合适的取代基在任何合适的位置取代。合适的取 代基包括但不限于扎(：118烷基、0队0)0!1、順2、勵2、0!1、3!1、(： 1(；烷氧基、(：16烷基氨基、(：16酰 氨基、卤素、或C 16卤代烷基等，只要最终形成的化合物具有本发明期望的性质。优选苄基 由C00H、NH2、OH、C 1 6烷氧基、卤素任选取代。
【具体实施方式】 [0044]
[0045] 实施例用于进一步说明本发明，但本发明不限于实施例。
[0046] 实施例1.氟硼吡咯类衍生荧光化合物的制备：
[0047] 通式I中所示氟硼吡咯类化合物由市售对羟基苯乙酮和苯甲醛反应起，合成响应 的荧光团B0DIPY，然后在荧光团相应的位置分别修饰上不同的定位基团。最后将修饰定位 基团的荧光团与连硫邻苯二甲酸在二氯甲烷溶剂中，由DMP和EDC催化反应生成相应的氟 硼吡咯类衍生荧光化合物。具体实施例如下：
[0048] 制备式一化合物：
[0049] 在氩气保护下，BODIPY荧光团（52. 9mg，0.1 mmol)及连硫邻苯二甲酸（67. 4mg， 0· 22mmol)、DMAP (24. 4mg，0· 2mmol)、EDCI (19. 2mg，0· lmmol)溶于盛有 20ml 干燥的二氯甲 烷的50ml烧瓶中，常温条件下搅拌24h，T