基于苝二酰亚胺的化合物和其荧光信号的调控方法、检测生物活性分子的方法及应用技术

本发明专利技术涉及共轭化合物领域，具体涉及基于苝二酰亚胺的化合物和其荧光信号的调控方法、检测生物活性分子的方法及应用。该化合物具有如式Ⅰ所示的结构，

【技术实现步骤摘要】
基于苝二酰亚胺的化合物和其荧光信号的调控方法、检测生物活性分子的方法及应用
本专利技术涉及共轭化合物领域，具体涉及基于苝二酰亚胺的化合物和其荧光信号的调控方法、检测生物活性分子的方法及应用。
技术介绍
苝二酰亚胺因其化学性质稳定、良好的光热稳定性以及优良的光电性质备受科学家关注。但是由于苝二酰亚胺主环的平面结构，分子间通过π-π堆积和疏水作用相互聚集，它的大部分衍生物只能溶于有机溶剂，因而发展具有良好水分散性的苝二酰亚胺衍生物迫在眉睫。而且目前尚未有水分散性良好、自组装能力突出的苝二酰亚胺衍生物的报道。自组装行为可以说生物界一种独特和奇妙的现象。实现生物可调控的自组装行为一直以来是科学家的研究热点之一。而多巴胺(DA)和5-脱氧氟尿苷(5’DFU)是研究最多的两种生物活性分子，它们的结构如下所示：如何实现苝二酰亚胺衍生物的自组装行为、荧光信号受生物活性分子(例如多巴胺和5-脱氧氟尿苷)的调控，特别在模拟生物环境中时，是亟需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的苝二酰亚胺衍生物水分散性差，自组装、荧光行为无法受生物活性分子的调控问题，提供基于苝二酰亚胺的化合物和其荧光信号的调控方法、检测生物活性分子的方法及应用。为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种基于苝二酰亚胺的化合物，该化合物具有如式Ⅰ所示的结构，其中，Ph为取代或未取代的亚苯基，R1具有如式Ⅱ或式Ⅲ所示的结构，X为卤素，R2和R3各自独立地选自C1-C8的烷基、C2-C8的烷氧基、C2-C8的烯基、未取代的苯基，m为1-6的整数，在式Ⅱ中，n为1-6的整数，在式Ⅲ中，k为2-20的整数。本专利技术第二方面提供了本专利技术第一方面所述化合物的荧光信号的调控方法，该方法包括：(1)将本专利技术第一方面所述的化合物溶于溶剂中；(2)向步骤(1)所得体系中加入多巴胺或5-脱氧氟尿苷。本专利技术第三方面提供了本专利技术第一方面所述的化合物用于检测生物活性分子的方法，该方法包括：(1)将本专利技术第一方面所述的化合物溶于溶剂中，制成检测液，测试其荧光强度；(2)将待检测样品加入步骤(1)所述检测液中；(3)测试步骤(2)所得体系的荧光强度。本专利技术第四方面提供了本专利技术第一方面所述化合物、本专利技术第二方面所述调控方法、第三方面所述检测方法在分子识别、分子检测、疾病诊断、生物成像及靶向治疗中的应用。本专利技术所述的基于苝二酰亚胺的化合物，在水中具有良好的分散性，并且在模拟生物环境中、甚至生理条件下其自组装行为、荧光信号可以受生物活性分子(特别是多巴胺、5-脱氧氟尿苷)的调控。反过来，根据该化合物荧光信号的变化可以检测待测样品中生物活性分子(特别是多巴胺、5-脱氧氟尿苷)的存在，进一步可以根据荧光强度的比值计算出待测样品中生物活性分子的含量，在分子识别、分子检测、疾病诊断、生物成像及靶向治疗中具有很好的应用前景。附图说明图1是本专利技术所述化合物1在水中的紫外-可见吸收光谱图(图1-a)和荧光发射光谱图(图1-b)。图2是本专利技术所述化合物1的pKa测试图。图3示出了与多巴胺(DA)作用后，本专利技术所述化合物1的“TurnOff”型荧光行为，图3-a为本专利技术所述化合物1与多巴胺(DA)作用后的荧光光谱图，图3-b为550nm处加入多巴胺后的荧光强度与原荧光强度的比值随多巴胺(DA)浓度的变化图。图4示出了与5-脱氧氟尿苷(5’DFU)作用后，本专利技术所述化合物1的“TurnOn”型荧光行为，图4-a为本专利技术所述化合物1与5-脱氧氟尿苷(5’DFU)作用后的荧光光谱图，图4-b为550nm处加入5-脱氧氟尿苷后的荧光强度与原荧光强度的比值随5-脱氧氟尿苷(5’DFU)浓度的变化图。图5为生物活性分子检测的标准曲线图，其中图5-a、图5-b分别对应于多巴胺、5-脱氧氟尿苷。具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术第一方面提供了一种基于苝二酰亚胺的化合物，该化合物具有如式Ⅰ所示的结构，其中，Ph为取代或未取代的亚苯基，R1具有如式Ⅱ或式Ⅲ所示的结构，X为卤素，R2和R3各自独立地选自C1-C8的烷基、C2-C8的烷氧基、C2-C8的烯基、未取代的苯基，m为1-6的整数，在式Ⅱ中，n为1-6的整数，在式Ⅲ中，k为2-20的整数。在本专利技术中，R2和R3各自独立地选自甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、正庚基、异庚基、正辛基、异辛基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、戊氧基、己氧基、庚氧基、辛氧基和未取代的苯基，优选地，R2和R3各自独立地选自C1-C4的烷基、C2-C4的烷氧基或C2-C4的烯基。m可以为1、2、3、4、5或6，优选地m为1-4的整数。在本专利技术的一种实施方式中，R1具有如式Ⅱ所示的结构，其中n可以为1、2、3、4、5或6，优选地n为1-4的整数。在本专利技术的另一种实施方式中，R1具有如式Ⅲ所示的结构，其中k可以为2、3、4、5、6、7、8、10、12、15、18或20以及上述任意两个数值所组成范围中的任一整数，优选地k为5-15的整数。在本专利技术中，优选地，Ph的结构如式Ⅳ所示，在式Ⅳ中，波纹表示Ph在式I中键连的位置，在式I中Ph分别与亚甲基、硼酸基团相连；R4、R5、R6和R7各自独立地选自C1-C6的烷基、C2-C6的烯基、卤素或氢，例如R4、R5、R6和R7可以各自独立地选自氢、甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、正戊基、异戊基、正己基、异己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、氟、氯、溴或碘。在本专利技术中，具有式Ⅰ所示结构的化合物具有较好的水分散性，并且所述化合物的pKa为6-8，其中一些化合物的pKa甚至为7.2-7.4。pKa处于该范围的本专利技术所述化合物在生理环境中(pH为7.2-7.4)可以更好地与生物活性分子如多巴胺、5-脱氧氟尿苷相互作用。在本专利技术中，所述化合物可以为具有如下结构的化合物，即化合物1-6，化合物1(PDI-PBA)：化合物2：化合物3：化合物4：化合物5：化合物6：本专利技术所述化合物可以根据以下方法来制备，其中R1具有式Ⅱ所示结构的化合物可以按照以下方程式1所示的合成流程来制备。方程式1其中R1具有式Ⅲ所示结构的化合物可以按照以下方程式2所示的合成流程制备。方程式2上述方程式1和方程式2所示的制备方法都包括两个反应步骤：酸酐与氨基化合物反应生成苝酰亚胺结构的步骤(1)；叔胺与卤代烃反应生成季铵盐的步骤(2)。各步反应的反应条件可以根据现有技术来选择，所需要的原料也可以按照方程式1和2中各原料的通式来选择。所述各反应原料可以通过市售得到或通过实验合成。本专利技术所述化合物具有良好的水分散性，其荧光行为可由生物活性分子通过超分子方式调控。本专利技术第二方面提供了本专利技术第一方面所述化合物的荧光信号的调控方法，该方法包括：(1)将本专利技术第一方面所述的化合物溶于溶剂中；(2)向步骤(1)所得体系中加入多巴胺或5-脱氧氟尿苷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于苝二酰亚胺的化合物，其特征在于，该化合物具有如式Ⅰ所示的结构，

【技术特征摘要】
1.一种基于苝二酰亚胺的化合物，其特征在于，该化合物具有如式Ⅰ所示的结构，其中，Ph表示取代或未取代的亚苯基，R1具有如式Ⅱ或式Ⅲ所示的结构，X为卤素，R2和R3各自独立地选自C1-C8的烷基、C2-C8的烷氧基、C2-C8的烯基、未取代的苯基，m为1-6的整数，在式Ⅱ中，n为1-6的整数，在式Ⅲ中，k为2-20的整数。2.根据权利要求1所述的化合物，其中，Ph的结构如式Ⅳ所示，在式Ⅳ中，波纹表示Ph在式I中键连的位置；R4、R5、R6和R7各自独立地选自C1-C6的烷基、C2-C6的烯基、卤素或氢。3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，R1具有如式Ⅱ所示的结构，n＝1并且m＝1。4.根据权利要求1或2所述的化合物，其中，所述化合物的pKa为6-8。5.一种权利要求1-4中任意一项所述化合物的荧光信号的调控方法，该方法包括：(1)将权利要求1-4中任意一项所述的化合物溶于溶剂中；(2)向步骤(1)所得体系中加入多巴胺或5-脱氧氟尿苷。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树，赵浩，刘礼兵，吕凤婷，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11