N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物及其制备方法和在检测硝基还原酶中的应用技术

本发明专利技术涉及一种N‑叠氮乙酰‑D‑甘露糖胺衍生物及其制备方法和应用。所述化合物的结构如通式(I)所示，其中，R

N-azido-d-mannosamine derivatives and their preparation and application in the detection of nitroreductase

【技术实现步骤摘要】
N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物及其制备方法和在检测硝基还原酶中的应用
本专利技术涉及N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物及其制备方法和应用，尤其涉及N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物在检测硝基还原酶(NTR)中的应用。
技术介绍
真核细胞中，多糖参与着细胞膜的构建，在细胞的信息交流、相互作用等方面具有重要作用。然而细胞中的多糖分子结构各异，人们对其进行标记和功能研究存在一定的困难。化学修饰的一些非天然糖类可以通过细胞的糖代谢过程在细胞膜上表达出多糖，从而为多糖功能的研究提供新的方法。无需亚铜离子等催化剂催化的生物正交点击反应因具有特异性高、反应速度快、生物相容性好等优点正成为一种安全有效的细胞标记和检测的方法，在癌细胞的标记和纳米粒子的体内靶向给药等方面具有潜在的应用，受到人们的日益关注。然而，无需催化剂催化的生物正交点击反应对细胞功能的影响及其对疾病的治疗效力还有待进一步的研究，且基于糖代谢过程以及生物正交点击反应来检测生物体内化合物的工作还很少被报道，因此对生物正交点击反应和糖代谢过程的研究对多糖的检测和标记、癌细胞的识别与治疗、药物释放、生物分子的检测等具有重要的意义。硝基还原酶可以将多种外源硝基芳香族化合物中的硝基还原为羟胺或氨基，这种还原过程已被广泛地应用于药物的激活和硝基芳香族化合物的生物降解中，也是实现药物生物治疗和体内降解代谢的关键步骤。因此，发展检测硝基还原酶的光学探针，将有助于进一步研究其生物功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物。本专利技术的另一目的在于提供上述N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物的制备方法。本专利技术的又一目的在于提供上述N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物在检测硝基还原酶中的应用。本专利技术通过如下技术方案实现：下式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物：其中，R1选自为O、S、NH、NMe、-CH＝CH-；R3选自为O、S、NH、NMe；R2选自为H、F、Cl、Br、I、-OH、-NH2、C1-6烷基、C1-6烷氧基、-CO-C1-6烷基、-CO-NH-C1-6烷基、-COOC1-6烷基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基；m选自为1-4的整数；A选自式(I)所述化合物与硝基还原酶发生催化还原反应之后可自行消除或裂解的基团；表示a键(直立键)或e键(平伏键)。优选的，所述R1选自为O、S、NH、-CH＝CH-。优选的，所述R2选自为H、-F、-Cl、-Br、-I、-OH、-NH2、C1-3烷基或C1-3烷氧基；优选的，R3选自为O或NH。优选的，m选自为1或2。优选的，A为式(I)所述化合物与硝基还原酶发生催化还原反应之后可自行消除或裂解的基团，例如选自包括但不限于如下基团：等；其中，X0独立选自于O，S，NH，NMe，-CO-，-CONH-，X1，X2，X3，X4分别选自CH，N；Y和Z分别选自CH2，O，NH，NMe，S；在式(I)化合物中，上述基团A中的X0与亚甲基相连，另一端与氧相连。n独立地选自为0-4的整数。R4-R8彼此独立地选自于H、F、Cl、Br、I、-OH、-NH2、C1-6烷基、C1-6烷氧基、-CO-C1-6烷基、-CO-NH-C1-6烷基、-COOC1-6烷基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基；所述C1-6烷基、C1-6烷氧基、-CO-C1-6烷基、-CO-NH-C1-6烷基、-COOC1-6烷基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基任选被一个或多个卤素取代。作为实例，所述式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物选自包括但不限于如下化合物：本专利技术还提供上述式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物的制备方法，包括如下步骤：其中，L选自离去基团，例如为卤素、羟基或巯基；R1、R2、R3、m、A、如上面所定义；将化合物(II)与化合物(III)进行反应，得到式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物。根据本专利技术，化合物(II)与化合物(III)的摩尔比为1:(1～6)，例如为1:(2～5)。所述反应优选在缚酸剂的存在下进行；所述缚酸剂选自有机碱，例如三乙胺、N，N-二异丙基乙胺或其混合物。所述反应在溶剂环境下进行，所述溶剂优选为二氯甲烷和四氢呋喃构成的混合溶剂。根据本专利技术，所述制备方法还包括使用硅胶柱层析法对得到的式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物进行分离提纯。根据本专利技术，所述化合物(II)可参考文献中记载的方法进行制备，化合物(III)为市售试剂。根据本专利技术，所述化合物(II)可通过如下方法制备，包括：其中，R3、n2如上面所定义；将化合物(IV)与四丁基氟化铵反应，得到化合物(II)。根据本专利技术，所述反应在溶剂环境下进行，所述溶剂优选为四氢呋喃。化合物(IV)与四丁基氟化铵的摩尔比为1:(0.5～6)，例如为1:(1～3)。根据本专利技术，式(I)化合物可以与带炔基的近红外荧光染料特别是既具有二苯基环辛炔结构又具有近红外荧光发光性质的染料结构，例如花菁素Cy5.5二苯基环辛炔(DBCO-Cy5.5)，发生不需要催化剂催化的点击反应。反应之后，来自式(I)化合物部分的硝基可以通过光致诱导电子转移过程使来自DBCO-Cy5.5部分的荧光发生淬灭。本专利技术还提供式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物用于检测硝基还原酶的用途。作为实例，所述硝基还原酶选自A549细胞在缺氧状态下表达的硝基还原酶。根据本专利技术，所述检测可以在体外进行，也可以用于检测细胞中的硝基还原酶。根据本专利技术，所述检测在带炔基的近红外荧光染料特别是既具有二苯基环辛炔结构又具有近红外发光性质的染料结构，例如花菁素Cy5.5二苯基环辛炔(DBCO-Cy5.5)的存在下进行。优选地，在检测硝基还原酶时，需要在酯酶抑制剂的存在下进行。本专利技术式(I)化合物检测细胞中硝基还原酶的原理为：用式(I)化合物培养细胞，当式(I)化合物进入到细胞中后，它会被细胞中过量表达的硝基还原酶还原，生成式(II)化合物。式(II)化合物可以直接参与细胞的糖代谢过程，在细胞膜上生成带有叠氮基团的多糖。再向培养基中加入既具有二苯基环辛炔结构又具有近红外发光性质的荧光染料，例如花菁素Cy5.5二苯基环辛炔(DBCO-Cy5.5)，多糖与带炔基的近红外荧光染料例如DBCO-Cy5.5发生不需要催化剂催化的点击反应，于是将细胞膜上表达的多糖进行了近红外荧光标记，同时完成了对细胞内硝基还原酶的检测。本专利技术式(I)化合物用于体外检测的原理为：式(I)化合物与既具有二苯基环辛炔结构又具有近红外发光性质的荧光染料例如花菁素Cy5.5二苯基环辛炔(D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.下式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物：/n

【技术特征摘要】
1.下式(I)所示的N-叠氮基乙酰-D-甘露糖胺衍生物：



其中，R1选自为O、S、NH、NMe、-CH＝CH-；R3选自为O、S、NH、NMe；
R2选自为H、F、Cl、Br、I、-OH、-NH2、C1-6烷基、C1-6烷氧基、-CO-C1-6烷基、-CO-NH-C1-6烷基、-COOC1-6烷基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基；m选自为1-4的整数；A选自式(I)所述化合物与硝基还原酶发生催化还原反应之后可自行消除或裂解的基团；

表示a键或e键。


2.根据权利要求1所述的衍生物，其特征在于，R1选自为O、S、NH、-CH＝CH-；
R2选自为H、-F、-Cl、-Br、-I、-OH、-NH2、C1-3烷基或C1-3烷氧基；
R3选自为O或NH；
m选自为1或2；
A为式(I)所述化合物与硝基还原酶发生催化还原反应之后可自行消除或裂解的基团，所述A选自包括但不限于如下基团：






其中，X0独立选自于O，S，NH，NMe，-CO-，-CONH-，X1，X2，X3，X4分别选自CH，N；Y和Z分别选自CH2，O，NH，NMe，S；
在式(I)化合物中，所述X0与亚甲基相连，另一端与氧相连；
n独立地选自为0-4的整数；
R4-R8彼此独立地选自于H、F、Cl、Br、I、-OH、-NH2、C1-6烷基、C1-6烷氧基、-CO-C1-6烷基、-CO-NH-C1-6烷基、-COOC1-6烷基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基；所述C1-6烷基、C1-6烷氧基、-CO-C1-6烷基、-CO-NH-C1-6烷基、-COOC1-6烷基、芳基、芳氧基、杂芳基、杂芳氧基、杂环基、杂环氧基任选被一个或多个卤...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国强，鲁凤仙，胡睿，王双青，郭旭东，
申请(专利权)人：中国科学院化学研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：北京;11