苯基（4‑哌啶基）甲酮类hERG钾离子通道的小分子荧光探针制造技术

本发明专利技术公开了一种苯基（4‑哌啶基）甲酮类hERG钾离子通道的小分子荧光探针，并公开了其制备方法和应用。该荧光探针的结构通式如下所示：

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于药物
，具体涉及一种苯基(4-哌啶基)甲酮类hERG钾离子通道的小分子荧光探针及其制备方法与应用。
技术介绍
人类果蝇相关基因—hERG(humanether-a-go-go-relatedgene)是通过筛选人类海马cDNA与小鼠同源性分离出来的第一个Ethere-a-go-go家族成员，其编码的hERG钾离子通道由4个α亚基组成，每个亚基包含6个跨膜螺旋区域(称为S1-S6区域)和一个孔区域。其中S1-S4区域构成电压传感器，这一区域可随着膜电压的变化而在膜内移动，调节活性孔道的开放和关闭，S5-P-S6区域共同环绕构成hERGK+通道的活性孔道，状似漏斗形结构。另外，位于细胞膜内侧的N—端和C—端部分，为β亚基，主要对hERG钾离子通道的功能起调节作用。在生理条件下，hERG钾通道在神经组织及心肌组织中高表达。目前，一些初步研究表明，hERG在某些肿瘤组织中高表达，而在其相应来源的正常组织中不表达或低表达。hERG钾通道在维持心肌细胞动作电位的复极过程中起重要作用，维持心肌细胞正常的兴奋性，与肿瘤细胞的增殖、凋亡、分化及侵袭性密切相关。近年来不断有新药候选化合物在研究后期由于发现其潜在的心脏毒性而终止研发。此外，一些上市药物由于它们对hERG钾通道具有抑制作用可进一步引起长QT综合征，诱发尖端扭转型室性心动过速，产生心脏不良反应，从而被撤出市场，如抗组胺药物(阿司咪唑)、抗心律失常药物(多非利特)、促胃动力药物(西沙必利)等。因此，各国新药审批部门要求新药上市前需进行hERG抑制作用研究以评价药物的安全性。另外，研究表明对hERG通道有特异性阻断作用的药物可以抑制肿瘤细胞的增殖。因而，hERG钾离子通道已经作为药物心脏毒性筛选的重要靶标，并且将有可能作为肿瘤治疗的药物靶标以及肿瘤形成的生物标记物。近年来，用于hERG钾离子通道的高通量筛选方法有电压膜片钳技术、放射性配体结合实验、及基于荧光探针的检测方法等。尽管自动化的高通量电压膜片钳方法得以发展，但该技术需要专业操作者、活细胞，并且膜片钳测试较昂贵，不适合大批量化合物的筛选。放射性配体结合实验中，放射配体的制备、储存及处理增加了试验程序的成本及时间，并且会造成辐射污染，此外，该方法对于大规模筛选或常规化合物评价难以自动化。伴随着荧光分析法在生物化学、医学和化学研究中的发展，大量荧光探针因其高灵敏度、动态分辨率、简便快捷以及与生物细胞和生理学分子的兼容性，被广泛用于各种生物分析中。目前，用于钾离子通道相关的荧光探针主要采用荧光蛋白标记技术、免疫荧光技术、电压敏感荧光探针等，而高选择性、高灵敏度的小分子荧光探针在钾离子通道领域的应用较少。小分子荧光探针具有快速、灵敏、高通量和易于自动化等特点，已经广泛应用于蛋白质、核酸等重要生物分子的生物学和药理学检测中，对疾病机制探讨、临床诊断及药物筛选等领域的发展具有重要的意义。研究建立针对hERG钾离子通道的小分子荧光探针高通量筛选与标记的方法，将直接反映化合物对hERG钾离子通道的抑制活性，并以此探针分子作为工具去研究hERG钾通道的生理病理学特征，将对hERG钾通道的研究、药物研发及临床前药物的安全性评价具有重要意义。此外，人们发现一些肿瘤细胞高表达hERG钾离子通道，这为研究肿瘤细胞及其组织提供了新的启示。因此，如果能选取对hERG钾通道有高亲和力的配体小分子作为药效团与荧光基团相连接，从而获得hERG钾离子通道的小分子荧光探针，将其用于hERG钾离子通道细胞和组织的荧光标记及药物筛选，将会为hERG钾离子通道病理学，生物学等相关研究提供新的研究工具，将成为更方便、更有效及全新的研究钾离子通道的手段。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术的目的是提供一种苯基(4-哌啶基)甲酮类hERG钾离子通道的小分子荧光探针及其制备方法与应用。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：本专利技术的第一个方面，提供一种苯基(4-哌啶基)甲酮类小分子荧光探针，该荧光探针的结构通式如式(Ⅰ)所示：式中，R1为甲磺酰胺基、甲基、羟基或卤素的单取代基；R2为荧光团；n＝1-6。优选的，所述R1为甲磺酰胺基、甲基；R2为萘二酰亚胺类、SBD-Cl和香豆素类荧光团。优选的，所述小分子荧光探针选自如下化合物：N-(2-(4-(4-(甲基磺酰胺基)苯甲酰基)-1-哌啶基)丁基)-1,3-二羰基-2,3-二氢-1H-苯并[de]异喹啉-6-乙酰胺；N-(4-(1-(4-(6-(二甲氨基)-1,3-二羰基-1H-苯并[de]异喹啉-2(3H)-丁基)-哌啶基-4-羰基)苯基)甲基磺酰胺；7-(二乙氨基)-N-(2-(4-(4-(甲基磺酰氨基)苯甲酰基)-1-哌啶基)乙基)-2-氧-2H-苯并吡喃-3-甲酰胺；6-(二甲氨基)-2-(3-(4-(4-甲基苯甲酰基)-1-哌啶基)丙基-1H-苯并[de]异喹啉-1,3(2H)二酮；N,N-二甲基-7-((2-(4-(4-甲基苯甲酰基)-1-哌啶基)乙基)氨基)苯并[c][1,2,5]氧杂二唑-4-磺胺；7-(二乙氨基)-N-(2-(4-(4-甲基苯甲酰基)-1-哌啶基)乙基)-2-氧-2H-苯并吡喃-3-甲酰胺。优选的，所述小分子荧光探针具有如下结构式的化合物：另外，当R1为羟基、卤素的单取代基时，本专利技术并没有给出具体化合物的结构，但是本领域的技术人员可以根据本专利技术的说明书公开的内容常规得到。本专利技术的第二个方面，提供一种苯基(4-哌啶基)甲酮类小分子荧光探针的制备方法，包括以下步骤：(1)识别基团的制备：1-乙酰基-4-哌啶甲酸、氯化亚砜和取代苯反应生成中间体1；然后所述中间体1与盐酸反应生成中间体2；(2)荧光基团的制备：在荧光团上引出能发生取代的基团，得到具有取代基团的荧光基团；(3)探针分子的制备：将步骤(2)中所述的具有取代基团的荧光团通过取代反应与步骤(1)中的中间体2反应，制备得到探针分子。步骤(1)中，所述取代苯的结构通式如式(Ⅱ)所示：式中，R1为甲磺酰胺基、羟基、甲基或卤素的单取代基。优选为甲苯、N-苯基甲磺酰胺。所述中间体1的结构通式如式(Ⅲ)所示：式中，R1为甲磺酰胺基、羟基、甲基或卤素的单取代基。所述中间体2的结构通式如式(Ⅳ)所示：式中，R1为甲磺酰胺基、羟基、甲基或卤素的单取代基。优选的，所述1-乙酰基-4-哌啶甲酸、氯化亚砜和取代苯的摩尔比例为1:1:(0.5～1.5)。优选的，所述中间体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种苯基(4‑哌啶基)甲酮类小分子荧光探针，其特征是，该荧光探针的结构通式如式(Ⅰ)所示：式中，R1为甲磺酰胺基、羟基、甲基或卤素的单取代基；R2为荧光团；n＝1‑6。

【技术特征摘要】
1.一种苯基(4-哌啶基)甲酮类小分子荧光探针，其特征是，该荧光探针的结构通式
如式(Ⅰ)所示：
式中，R1为甲磺酰胺基、羟基、甲基或卤素的单取代基；R2为荧光团；n＝1-6。
2.如权利要求1所述的小分子荧光探针，其特征是：所述R1为甲基、甲磺酰胺基；R2为萘二酰亚胺类、SBD-Cl类和香豆素类荧光团。
3.如权利要求1所述的小分子荧光探针，其特征是，所述小分子荧光探针选自如下化
合物：
N-(2-(4-(4-(甲基磺酰胺基)苯甲酰基)-1-哌啶基)丁基)-1,3-二羰基-2,3-二氢-1H-苯并[de]
异喹啉-6-乙酰胺；
N-(4-(1-(4-(6-(二甲氨基)-1,3-二羰基-1H-苯并[de]异喹啉-2(3H)-丁基)-哌啶基-4-羰基)苯
基)甲基磺酰胺；
7-(二乙氨基)-N-(2-(4-(4-(甲基磺酰氨基)苯甲酰基)-1-哌啶基)乙基)-2-氧-2H-苯并吡喃
-3-甲酰胺；
6-(二甲氨基)-2-(3-(4-(4-甲基苯甲酰基)-1-哌啶基)丙基-1H-苯并[de]异喹啉-1,3(2H)二
酮；
N,N-二甲基-7-((2-(4-(4-甲基苯甲酰基)-1-哌啶基)乙基)氨基)苯并[c][1,2,5]氧杂二唑-4-
磺胺；
7-(二乙氨基)-N-(2-(4-(4-甲基苯甲酰基)-1-哌啶基)乙基)-2-氧-2H-苯并吡喃-3-甲酰胺。
4.如权利要求1所述的小分子荧光探针，其特征是，所述小分子荧光探针具有如下结
构式的化合物：
5.如权利要求1所述的苯基(4-哌啶基)甲酮类小分子荧光探针的制备方法，其特征
是，包括以下步骤：
(1)识别基团的制备：1-乙酰基-4-哌啶甲酸、氯化亚砜和取代苯反应生成中间体1；
然后所述中间体1与盐酸反应生成中间体2；
(2)荧光基团的制备：在荧光团上引出能发生取代的基团，得到具有取代基团的荧
光基团；
(3)探针分子的制备：将步骤(2)所述的具有取代基团的荧光团通过取代反应与...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜吕佩，李敏勇，汪蓓蕾，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37