一種雙功能水溶性苝酰亞胺衍生物的合成及其應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙功能水溶性苝酰亞胺衍生物的制備及其在汞離子探針和基因載體上的應(yīng)用。本發(fā)明使用攜帶四個醛基的苝熒光核CHO-PDI，通過巰基對醛基的保護反應(yīng)得到雙功能水溶性苝酰亞胺衍生物?；诠x子對雙功能水溶性苝酰亞胺衍生物的醛基的解保護反應(yīng)，實現(xiàn)在水中高靈敏度和高選擇性的快速檢測微量汞離子的目的；雙功能水溶性苝酰亞胺衍生物具有很好的生物相容性和很低的細(xì)胞毒性，分子外圍攜有帶正電荷的氨基，能夠進入活體培養(yǎng)細(xì)胞，并且能夠與帶負(fù)電荷的DNA或RNA結(jié)合，形成一個穩(wěn)定的復(fù)合體，作為載體攜帶并保護外源核酸進入活體培養(yǎng)細(xì)胞。結(jié)合前述兩個功能，雙功能水溶性苝酰亞胺衍生物可以應(yīng)用于生物細(xì)胞成像檢測細(xì)胞中汞離子。
【專利說明】一種雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物的合成及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化學(xué)合成【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，涉及一種雙功能性茈酰亞胺衍生物的制備及其在汞離子探針和基因載體上的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]純汞是一種常見的有毒金屬，其蒸氣更是劇毒，并且其化合物和鹽的毒性多數(shù)非常高，口服、吸入或接觸后可以導(dǎo)致腦和肝損傷，其中最危險的汞有機化合物是二甲基汞(C2H6Hg),僅數(shù)微升與皮膚接觸就可以致死。盡管汞沸點很高，但在室內(nèi)溫度下飽和的汞蒸氣已經(jīng)達(dá)到了中毒劑量的數(shù)倍。由于純汞很容易氧化生成化合物，只有極少數(shù)的汞在自然中以純金屬的狀態(tài)存在。因此，對于汞離子的選擇性及高敏感度識別對于環(huán)境科學(xué)、生物學(xué)及其醫(yī)學(xué)都具有重要的學(xué)術(shù)價值，研究實際應(yīng)用意義。
[0003]伴隨先進生物技術(shù)療法的發(fā)展，基因?qū)塍w系變得更加重要。目前常用的基因載體主要有病毒型和非病毒型兩大類，病毒型基因轉(zhuǎn)染載體具有安全問題及低基因轉(zhuǎn)染效率的局限性，限制了它們的應(yīng)用范圍。研發(fā)具有安全性的非病毒基因載體一直是生物材料領(lǐng)域的熱點研究課題。目前研究較多的非病毒基因載體體系主要有陽離子多聚合物型載體、可生物降解的聚合物體系、多復(fù)合物脂質(zhì)體體系、熱敏型聚合物體系等。
[0004]茈酰亞胺類化合物是一類熒光性很強的化合物，熒光量子效率非常高(接近I)，并且具有很好的光、熱和化學(xué)穩(wěn)定性。憑借其優(yōu)越的染色性能，一直被廣泛應(yīng)用于有機光電器件、激光染料以及生物熒光探針領(lǐng)域。`
[0005]近年來汞離子熒光探針和基因載體不斷發(fā)展壯大，但都只是設(shè)計成具有單一功能性的物質(zhì)。鑒于茈酰亞胺優(yōu)越的熒光性能，汞離子檢測及基因?qū)氲闹匾?，開發(fā)一種基于茈的多功能熒光分子(如細(xì)胞標(biāo)記、離子探針和基因載體等)具有很好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物及其合成方法，并根據(jù)其對汞離子的特殊識別與檢測性能將其用于汞離子檢測，以及提供了將其作為基因載體應(yīng)用于活體培養(yǎng)細(xì)胞的方法。
[0007]本發(fā)明使用攜帶四個醛基的茈熒光核CH0-PDI，通過巰基對醛基的保護反應(yīng)得到雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物?；诠x子對雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物的醛基的解保護反應(yīng)，實現(xiàn)在水中高靈敏度和高選擇性的快速檢測微量汞離子的目的；雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物具有很好的生物相容性和很低的細(xì)胞毒性，分子外圍攜有帶正電荷的氨基，能夠進入活體培養(yǎng)細(xì)胞，并且能夠與帶負(fù)電荷的DNA或RNA結(jié)合，形成一個穩(wěn)定的復(fù)合體，作為載體攜帶并保護外源核酸進入活體培養(yǎng)細(xì)胞。結(jié)合前述兩個功能，雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物可以應(yīng)用于生物細(xì)胞成像檢測細(xì)胞中汞離子。
[0008]本發(fā)明所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物的結(jié)構(gòu)式為:
[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物，其特征在于，其結(jié)構(gòu)式為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物，其特征在于，所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物I3DTl的合成方法為: 1).將茈類衍生物4C1-PDI和4-羥基苯甲醛以(1:10)-(1:20)的摩爾比加入兩口反應(yīng)管中，再加AK2CO3, K2CO3與茈類衍生物4C1-PDI的摩爾比為(1:2)- (1:4)，然后加入DMF直至所有反應(yīng)物溶解，氮氣氣氛下攪拌均勻后在90°C -110°C下反應(yīng)48h-72h ;反應(yīng)完全后冷卻至室溫，稀鹽酸洗滌，過濾，再用去離子水將固體產(chǎn)物沖洗至中性，硅膠柱提純，得到的產(chǎn)物記為CHO-PDIl ； 2).將步驟I)的產(chǎn)物CHO-PDIl和2-氨基乙硫醇鹽酸鹽按摩爾比(1:20)-(1:24)加入反應(yīng)管中，加入DMF使其完全溶解，使用二氯甲烷將催化劑BF3^Et2O完全溶解，然后加入反應(yīng)管中，催化劑BF3.Et2O的加入量與CHO-PDIl的摩爾比為(1:1) - (1:100), 30°C -40°CT反應(yīng)3-4天，離心分離，用甲醇溶解沉淀，再用乙醚沉淀，最后將產(chǎn)物溶于去離子水，在稀鹽酸中透析，得到最終產(chǎn)物雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物I3DTl ； 所述的茈類衍生物4C1-PDI的結(jié)構(gòu)式為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物，其特征在于，所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物roT2的合成方法為: 1).將茈類衍生物4C1-PDI和4-甲醛基苯硼酸以(1:8)-(1:12)的摩爾比加入反應(yīng)管中，再加入濃度為0.5-411的K2CO3溶液，K2CO3與茈類衍生物4C1-PDI的摩爾比為(1:4)-(1:10)，然后加入甲苯使反應(yīng)物完全溶解，氮氣氣氛中冷凍抽排反應(yīng)管中的空氣，再在氮氣氣氛中加入催化劑Pb (PPh3)4，催化劑Pb(PPh3)4與茈類衍生物4C1-PDI的摩爾比為(1:0.2)-(1:100)，最后置于暗室中70°C -100°C下反應(yīng)40-60h ;硅膠柱提純出產(chǎn)物，記為CHO-PDI2 ； 2).將步驟I)的產(chǎn)物CH0-PDI2和2-氨基乙硫醇鹽酸鹽按摩爾比(1:20)-(1:24)加入反應(yīng)管中，加入DMF使其完全溶解，使用二氯甲烷將催化劑BF3 -Et2O完全溶解，然后加入反應(yīng)管中，催化劑BF3.Et2O的加入量與CHO-PD12的摩爾比為(1:1) - (1:100), 30°C -40 °C T反應(yīng)3-4天，離心分離，用甲醇溶解沉淀，再用乙醚沉淀，最后將產(chǎn)物溶于去離子水，在稀鹽酸中透析，得到最終產(chǎn)物雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物Η)Τ2 ； 所述的茈類衍生物4C1-PDI的結(jié)構(gòu)式為:`
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物在汞離子識別、檢測方面的應(yīng)用。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的應(yīng)用，其特征在于，所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物識別、檢測汞離子的方法為:用去離子水將雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物配制成濃度為I X 10_6-20 X 10_6Μ的溶液，然后加入待測液混合，最后進行紫外吸收或熒光發(fā)射測定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的應(yīng)用，其特征在于，檢測完成后，回收檢測液，萃取分離，然后按摩爾比(1:20)-(1:24)加入2-氨基乙硫醇鹽酸鹽，加入DMF使其完全溶解，按摩爾比(1:1)-(1:100)加入催化劑BF3.Et2O,先使用二氯甲烷將催化劑BF3 -Et2O完全溶解后再加入反應(yīng)管中，37°C -4 0°C下反應(yīng)3-4天，離心分離，用甲醇溶解沉淀，再用乙醚沉淀，最后將產(chǎn)物溶于去離子水，在稀鹽酸中透析，得到可繼續(xù)用于汞離子識別、檢測的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物作為基因載體的應(yīng)用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙功能水溶性茈酰亞胺衍生物作為細(xì)胞內(nèi)的汞離子熒光成像染料的應(yīng)用。
【文檔編號】C07D471/06GK103755703SQ201310718624
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】尹梅貞, 劉柯蘭, 許澤軍, 何碧程, 沈杰 申請人:北京化工大學(xué)