一种基于糖碳苷的水溶性荧光探针、合成与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于糖碳苷的新型水溶性荧光探针及其制备方法和用途，具体的 说，涉及一种具有二乙氨基苯甲醛结构的糖碳苷类荧光探针化合物的合成及其应用。
【背景技术】
[0002] 目前有关基于糖的荧光探针大多通过糖分子与荧光化合物（如罗丹明，香豆素） 通过糖苷键结合后得到，从而对不同荧光化合物进行改性，但以糖碳苷的荧光探针的研究 很少。碳苷由于其对于天然〇-和N-苷而言，具有着较好的化学和生物学稳定性，即耐酸碱 性和对糖苷酶的稳定性，吸引着国内外广大学者的关注。
[0003] 在蛋白质中，巯基部分是与酶活性有关的最具有反应活性的官能团，因此对于巯 基化合物的检测显得尤为重要。目前由于检测巯基主要是通过比色，电化学，质谱等方法， 但这些方法操作繁琐，对检测物的纯度要求高，灵敏度低。因此，荧光检测手段因其具有高 灵敏性，操作简便的优异特性而逐渐成为有关-SH化合物检测的重点。特别是在蛋白质检 测中，荧光探针可以增强检测的灵敏度，对蛋白含量的测定，蛋白质结构的研究具有重要的 意义。
【发明内容】
[0004] 发明人的目的是提供一种基于糖碳苷的水溶性荧光探针的合成及其制备方法。
[0005] 本发明的另一目的是将这一种荧光探针应用于巯基阴离子检测，酸碱度分析，蛋 白质标记方面。
[0006] 实现本发明的技术解决方案是：一种基于糖碳苷的水溶性荧光探针，所述荧光探 针具有如下结构：
[0007]
[0008] -种基于糖碳苷的水溶性荧光探针的合成，包括如下步骤：
[0009] (1)将3-乙酰基-5-C-(2, 3-二羟基-1,4-脱水-D-赤型呋喃糖基）-2-甲基呋喃 和4-N，N-二乙胺基苯甲醛溶解在乙醇溶剂中，并向反应器中加入催化剂氢氧化钠水溶液， 室温搅拌反应，TLC板跟踪反应至原料消失；
[0010] ⑵除去溶剂，硅胶柱提纯，得红褐色粘稠状目标产物。
[0011] 步骤⑴中所述的3-乙酰基-5-C-(2,3-二羟基-1，4-脱水-D-赤型呋喃糖 基）-2-甲基呋喃、4-N，N-二乙胺基苯甲醛和催化剂氢氧化钠水溶液（质量分数为10% ) 的摩尔比为1:1. 5:1. 25,室温搅拌反应时间为6h。
[0012] -种基于糖碳苷的水溶性荧光探针的应用，将上述制备的荧光探针用于酸碱度分 析、巯基阴离子检测和蛋白质标记中。
[0013] 本发明的原理是：
[0014] 本发明将该荧光探针分为三个部分：结合部位，通过糖基化作用，增强该荧光化合 物亲水性和生物相容性；信号开关，该区域类似于荧光传递部分的桥梁，可以被亲核试剂进 攻，破坏共辄体系，使得荧光消失；增色基团，通过增加该区域的给电子性，可以增强化合物 整体的荧光和紫外吸收强度，提高该化合物在应用时的灵敏度，增强该化合物针对多领域 荧光检测的应用价值和可行性。
[0015]
[0016] 本发明与现有技术相比，其显著优点：（1)该荧光化合物有着良好的水溶性。（2) 该荧光化合物在质子溶剂中荧光消失或者减弱，在非质子溶剂中荧光增强。（3)该荧光化合 物对蛋白质有着较强的附着能力，和蛋白结合后发出绿色荧光。（4)该荧光化合物的应用范 围较宽，可以用于阴离子检测，酸碱度分析，蛋白质标记等领域。
【附图说明】
[0017] 图1基于碳苷糖的荧光探针系列化合物2在不同溶剂下的紫外光谱图。
[0018] 图2基于碳苷糖的荧光探针系列化合物2在不同溶剂下的荧光光谱图。
[0019] 图3基于碳苷糖的荧光探针系列化合物2的荧光光谱浓度变化图。
[0020] 图4基于碳苷糖的荧光探针系列化合物2的阴离子检测分析图。
[0021] 图5为阴离子检测中，相对荧光探针2,加入不同阴离子后的荧光降低和荧光增强 的百分比。
[0022] 图6基于碳苷糖的荧光探针系列化合物2的酸碱性检测分析图。
[0023] 图7基于碳苷糖的荧光探针系列化合物2与BSA蛋白结合浓度与荧光强度检测分 析图。
[0024] 图8基于碳苷糖的荧光探针系列化合物2与BSA蛋白结合浓度与荧光强度关系 图。
[0025]
【具体实施方式】
[0026] 以下提供本发明一种基于糖碳苷的荧光化合物的合成及其在酸碱度分析，巯基化 合物检测，蛋白质标记方面的应用测试。
[0027] 本发明化合物的合成路线如下，首先葡萄糖经过Lewis酸催化与乙酰丙酮缩合得 到化合物1，然后与芳香醛反应，得到化合物2,其两步产率可达55%。
[0028]
[0029] 实施例丄
[0030] 化合物2的制备
[0031]
[0032] 将 0· 226g (lmmol)的 3-乙酰基-5-C- (2, 3-二羟基-1，4-脱水-D-赤型呋喃 糖基）-2_甲基呋喃1(其中，3-乙酰基-5-C-(2,3-二羟基-1，4-脱水-D-赤型呋喃糖 基）-2-甲基呋喃的制备参见文献：项燕飞，方志杰，李龙霞，C 〇C12 · 6H20、A1C13 · 6H20在 水相催化合成C-吡咯糖苷，化学研究与应用，2013, 25 (10) : 1426-1429.)溶于4mL乙醇 中，向反应体系中移液加入4-N，N-二乙胺基苯甲醛0. 266g(l. 5mmol)和10% NaOH水溶液 0. 15mL，室温下搅拌8h，用TLC进行跟踪，反应结束后，减压蒸馏除去溶剂，并用15mL乙酸 乙酯萃取，饱和NaCl溶液20mL洗涤三遍，无水硫酸钠干燥有机层，过滤，减压蒸馏得粗产 品，硅胶柱层析分离提纯（石油醚：乙酸乙酯=3:1)，得到深红色浆状液体0. 343g，产率在 89%〇
[0033] NMR (50 0MHz, CDCl3) 57.62(d,J = 15.4Hz,lH),7.42(d,J = 8. 6Hz, 2H), 6. 90 (d, J = 15. 4Hz, 1H), 6. 70 (s, 1H), 6. 56 (t, J = 9. 1Hz, 2H), 4. 70 (d, J =5. 9Hz, 1H) , 4. 35 (d, J = 15. 7Hz, 3H) , 4. 27 - 4. 1 3 (m, 2H) , 3. 88 (d, J = 10. 0Hz, 1H), 3. 34 (dd, J = 13. 9, 6. 9Hz, 5H), 2. 54 (s, 3H), 1. 13 (t, J = 7. 0Hz, 6H).
[0034] 13C NMR(CDC13) : δ 186. 5, 159. 0, 149. 9, 149. 7, 145. 1，130. 9, 122. 7, 121. 3, 117. 6 ,111. 2, 109. 3, 76. 9, 74. 7, 73. 1, 71. 0, 44. 4, 14. 6, 12. 5.
[0035] ESI-MS m/z: 386. 1 (M+H) +·
[0036] 实施例2
[0037] 不同溶剂对该荧光探针的紫外和荧光光谱的影响。
[0038] 溶剂的不同，会对荧光探针的荧光强度和最大吸收波长有一定的影响。图1和图2 则给出碳苷糖的荧光探针2在不同溶剂下的紫外和荧光光谱的性质变化。从图1中可以看 出，该化合物紫外最大吸收波长变化不大，图2中荧光最大吸收波长的变化较为明显，通过 计算得到该荧光探针2的stokes位移，与其他荧光探针相比（大多数荧光物质stokes位 移在50-70nm之间），该荧光化合物具有着较大的stokes位移（86nm，溶剂为乙腈）。该化 合物对在DMF，CH 3CN等极性非质子溶剂中荧光吸收较强，而在极性质子溶剂中，荧光基本淬 灭。
[0039] 实施例3
[0040] 糖碳苷的荧光探针化合物2的荧光强度和浓度变化关系。
[0041] 图3给出碳苷糖的荧光探针系列化合物2的荧光强度和浓度变化曲线图，从图谱 中可以得到，化合物2在乙腈溶剂中，当浓度达到4X 10 5时，其荧光强度最高，当浓度继续 增大时，荧光逐渐开始减弱。
[0042] 实施例4
[0043] 糖碳苷的荧光探针化合物2对巯基阴离子的检测。
[0044] 通过筛选常见的阴离子，可以得到适应于该基于碳苷糖荧光探针体系检测的阴离 子。图4给出了碳苷糖的荧光探针化合物2的阴离子检测分析图，测试选用了 Cl，N02， H2P04，HS03，I，F，-SH离子和基团，从图5中可以得出该化合物对巯基具有较高的敏感度。 当化合物与巯基化合物结合时，化合物的荧光消失。
[0045] 实施例5
[0046] 糖碳苷的荧光探针对酸碱度检测。
[0047] 由于荧光探针的检测与环境的酸碱性密切相关，图6则给出碳苷糖的荧光探针化 合物2的酸碱度检测情况，从图中可以得到，酸性条件下体系荧光消失，碱性条件荧光保 持。
[0048] 实施例6
[0049] 糖碳苷的荧光探针对蛋白质标记。
[0050] 此外，为了分析该荧光探针对蛋白质的标记情况，图7和图8给出了化合物2与 BSA蛋白结合浓度与荧光强度检测分析图，以4x10 4mol/L的化合物2为基准物，进行试验。 配置浓度分别为 〇. 1，〇. 2,0. 4,0. 6,0. 8, 1.0, 1.2, 1.4, 1.6, 1.8,2. Omg/mL 的浓度进行分 析，发现当浓度达到1. 6mg/mL时，其荧光强度达到最高值，当继续提高BSA浓度时，荧光强 度基本不变。
【主权项】
1. 一种基于糖碳苷的水溶性荧光探针，其特征在于，所述荧光探针具有如下结构：2. 如权利要求1所述的基于糖碳苷的水溶性荧光探针的合成，其特征在于，包括如下 步骤： (1) 将3-乙酰基-5-C-(2, 3-二羟基-1，4-脱水-D-赤型呋喃糖基）-2-甲基呋喃和 4-N，N-二乙胺基苯甲醛溶解在乙醇溶剂中，并向反应器中加入催化剂氢氧化钠水溶液，室 温搅拌反应，TLC板跟踪反应至原料消失； (2) 除去溶剂，硅胶柱提纯，得红褐色粘稠状目标产物。3. 如权利要求2所述的基于糖碳苷的水溶性荧光探针的合成，其特征在于，步骤（1) 中所述的3-乙酰基-5-C- (2, 3-二羟基-1，4-脱水-D-赤型呋喃糖基）-2-甲基呋喃、 4-N，N-二乙胺基苯甲醛和催化剂氢氧化钠的摩尔比为1:1. 5:1. 25。4. 如权利要求2所述的基于糖碳苷的水溶性荧光探针的合成，其特征在于，步骤（1)中 所述的室温搅拌反应时间为6h。5. 如权利要求2所述的基于糖碳苷的水溶性荧光探针的合成，其特征在于，步骤（1)中 所述的氢氧化钠水溶液的质量分数为10%。6. 如权利要求1-5任一所述的基于糖碳苷的水溶性荧光探针的应用，其特征在于，将 荧光探针用于酸碱度分析、巯基阴离子检测和蛋白质标记中。
【专利摘要】本发明公开了一种基于糖碳苷的水溶性荧光探针化合物、合成及其应用。所述的荧光探针经过两步反应得到，具有反应原料廉价易得，反应步骤少，产率高等特点。本发明揭示了所述基于糖碳苷荧光探针的多种用途，包括：1.酸碱度分析，由于该荧光探针在酸条件下无荧光，碱条件下荧光保持，利用其酸碱开关的特性，对酸碱度进行分析；2.巯基阴离子检测，利用α,β-不饱和酮的特性(即提供亲电中心的性质)，可选择性的对巯基进行检测；3.蛋白质标记，利用该荧光化合物在质子溶剂中有较弱或者无荧光，但向该化合物的水溶液中加入蛋白后荧光产生的这一特性，用于对蛋白质进行标记，并增强蛋白质检测的灵敏度。
【IPC分类】C07D307/46, C07K1/13, G01N21/64, C09K11/06
【公开号】CN105602547
【申请号】CN201410599185
【发明人】方志杰, 张涛, 顾小敏, 卢庆光
【申请人】南京理工大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2014年10月30日