本发明专利技术以８－氨基喹啉为母体，可在喹啉母体的２、４、５位引入取代基，并在氨基上酰化合成了一系列新的酰氨基喹啉衍生物。这类结构相对简单、易于合成的化合物可在溶液中用于过渡和重金属离子的荧光检测，表现出高灵敏度和选择性，并成功地应用于活细胞内的锌离子荧光成像检测。该类化合物有希望广泛地应用于生物组织、细胞、环境、医学、工农业生产中的过渡金属和重金属离子分析检验及金属配合物催化等领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及N-酰基-8-氨基喹啉衍生物的合成及其作为荧光分子探针在溶液、细胞及生物 组织内等对过渡金属和重金属离子的荧光检测。
技术介绍
自从1987年6-甲氧基-8-对甲苯磺酰胺喹啉(TSQ)首先被应用于大脑、心脏及其它组织 切片中Z^+的成像以来，利用8-氨基喹啉为母体设计开发出的有机荧光分子化合物用于生物 微环境中金属离子的检测得到了飞速的发展。人们一直致力于研究该类化合物与金属离子络 合后的结构特征及动力学、热力学参数，并通过改善其水溶性和膜渗透性、增加其激发波长、 提高其金属离子络合能力等途径来逐步完善这类化合物的结构。目前已报道的8-氨基喹啉衍生物金属离子荧光分子探针的结构多为磺酰胺基喹啉，金属 离子络合后导致探针分子内氢键被破坏，荧光光谱多表现为荧光强度增加、发射波长变化较 小。利用探针的荧光强度变化检测金属离子易受多种因素干扰，如探针浓度、激发强度、检 测环境的pH值、微环境极性及温度等。此外，该类化合物还具有水溶性较差、发射波长较 短(小于500 nm)、结合金属离子后的荧光仍相对较弱等缺点。因此，磺酰胺基喹啉衍生物 在实际应用中具有一定的局限性。由于Z^+在生命过程中的重要性，Zi^+荧光分子探针一直 是荧光分子探针研究的热点。(Carol, P.; Sreejith, S.; Ajayaghosh, A. C/ 缀2007, 2, 338-348)本专利技术目的在于研制新结构的8-氨基喹啉衍生物金属离子荧光分子探针。通过8-氨基喹 啉氨基的羧酰胺化及进一步的辅助识别基团和水溶性促进基团等的引入实现了新型羧酰胺喹 啉衍生物在水溶液中对Z^+的直接选择性荧光增强识别，并实现了细胞内Zn"的荧光成像检 测。该类探针合成简便、性能好，在化学、生物、医学、环境科学以及生产中的金属离子检 测有广泛的潜在应用价值。
技术实现思路
一类新的以W-酰基-8-氨基喹啉为母体的化合物，其结构具有如下结构通式<formula>formula see original document page 3</formula>式中的取代基&为氢，卤素，氨基，氰基，醛基、肟、吡啶，喹啉，苯，苯酚、苯并咪 唑、苯并噁唑、羧酸、羧酸C1 C6的脂肪醇酯，羧酸C1 C6的酰胺，C1 C6直链、支链或 环烃基，C1 C6直链、支链或环烃基氧基，C1 C6直链、支链或环烃基胺基，含N、 O、 S 杂和取代的C1 C6的烃。R2为氢，卤素，氨基，C1 C6的羧酸酰胺，直链苯，苯酚，C1 C6直链、支链或环烃 基，C1 C6直链、支链或环烃基氧基，C1 C6直链、支链或环烃基胺基，含N、 O、 S杂和 取代的C1 C6的烃。R3为氢，卤素，氨基，C1 C6的羧酸酰胺，硝基，C1 C6直链、支链或环烃基，C1 C6 直链、支链或环烃基氧基，C1 C6直链、支链或环烃基胺基，含N、 O、 S杂和取代的C1 C6的烃。R4为C1 C12直链或支链脂肪胺基和烷氧基，聚合度在50以下的聚乙二醇基、氨基聚 乙二醇和氮杂氨基聚乙二醇，24员环及其以下的氮杂冠醚等。 Rs为氢，C1 C6直链、支链或环烃基和烷氧基等。 n = 0~4。在上述化合物结构中，酰化有利于喹啉8-位氨基的去质子化；酰基的(X、 e等位置引入 的含氮等杂原子取代基团有利于促进金属离子的选择性络合。当探针与金属离子络合时，酰 氨基的去质子化同时发生；8-氨基喹啉的分子内氢键被破坏，从而导致荧光分子探针荧光强 度的显著增强。另外，酰胺上氢原子的离去使得8位氮原子向喹啉环的给电子能力增强，而 喹啉环1-位氮原子上电子向金属离子的移动进一步加剧了分子内电子转移，从而导致荧光分 子探针发射波长的红移。分子中的羟基、氨基和醚基等的引入既提供了金属配位原子，又提 高了探针的亲水性。本专利技术的荧光化合物可以在缓冲液中选择性的结合金属离子，发射波长发生明显的红移、 荧光强度增强，从而实现金属离子的荧光增强检测。本专利技术的荧光化合物合成简单，原料易得，而且具有很高的衍生性，比如2、 4、 5-位的 取代基可以非常方便地更换成各种功能性基团，8-位酰胺部分也可以非常容易的连接各种基 团。本专利技术的荧光化合物能够在多种溶剂如水、甲醇、乙醇、DMF或DMSO中对过渡金属 和重金属离子进行荧光增强检测。例如，在甲醇-水(体积比为l: 9， 0.01 mol/L Tris-HCl， pH = 7.2)溶液中，荧光化合物浓度为1.0 x l(T5 mol/L，金属离子浓度为0-5 x l(T5 mol/L，未 加金属离子前最大发射波长为440 nm、荧光量子产率为0.023，加入金属离子后最大发射波长为515mn、荧光量子产率为0.18,荧光量子产率的增加与加入的金属离子的量显良好线性 关系。当金属离子的浓度达到l.Ox 1(TSmol/L时，变化趋于平衡，荧光化合物与金属离子呈 1: l络合。本专利技术的荧光化合物能够在生物组织、细胞等微环境中对金属离子进行荧光增强检测。 例如，在DMSO-水(体积比为l: 9， 0.01 mol/LTris-HCl， pH = 7.2)溶液中，荧光化合物浓 度为4.0 x 10—5 mol/L,金属离子浓度为4.0 x 10—5 mol/L，将细胞用荧光化合物溶液于37'C下 染色lh，未加金属离子前细胞发出微弱的蓝紫色荧光，加入金属离子后则细胞发出强烈的兰 色荧光。本专利技术的创新点是1. 设计、合成了新结构的水溶性8-氨基喹啉衍生物金属离子荧光分子探针，能够直接用 于缓冲溶液中对金属离子的荧光增强检测，且具有较高的选择性和灵敏度。该类探针可用于 细胞内的Zi^+显微荧光成像检测。2. 该类化合物结构新颖，合成方法简单，原料易得，而且具有很高的衍生性，可以非常 方便地更换各种功能性基团来调节化合物对不同金属离子的选择性，具有广泛的潜在应用价 值。附图说明图l是荧光化合物加入锌离子后的荧光变化图，纵坐标表示荧光强度(相对值)，横坐标 表示荧光波长(nm)。(详细条件见实施例29)图2是荧光化合物加入不同金属离子后的荧光变化图，纵坐标表示荧光强度，橫坐标表 示金属离子种类，其中0为空白，1-15分别代表1: Cd2+; 2: Al3+; 3: Ag+; 4: Cr3+; 5: Ca2+; 6: Zn2+; 7: Mg2+; 8: Pb2+; 9: Na+; 10: K+; 11: Fe3+; 12: Hg2+; 13: Cu2+; 14: Co2+; 15: Ni2+.图3是经荧光化合物染色后的细胞加入锌离子前后的显微和显微荧光对比照片。具体实施方案实施例1<formula>formula see original document page 5</formula>将288 mg (2.0 mmol) 8-胺基喹啉、222 mg (2.8 mmol)吡啶溶于10 mL三氯甲垸中，冰 浴下lh内滴力n5mL含461mg(2.4mmo1)氯乙酰氯的三氯甲垸液，室温下搅拌2h，停止反应。将反应液旋千，柱色谱提纯，收率为79.9%, mp: 131.6-132.6°C 。进一步将80 mg (0.362 mmol) 8-氯本文档来自技高网...
【技术保护点】
一类新的以Ｎ－酰基－８－氨基喹啉为母体的化合物，其结构具有如下结构通式： ＊＊＊ 式中的取代基Ｒ↓［１］为氢，卤素，氨基，氰基，醛基、肟、吡啶，喹啉，苯，苯酚、苯并咪唑、苯并噁唑、羧酸、羧酸Ｃ１～Ｃ６的脂肪醇酯，羧酸Ｃ１～Ｃ６的 酰胺，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基氧基，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基胺基，含Ｎ、Ｏ、Ｓ杂和取代的Ｃ１～Ｃ６的烃。 Ｒ↓［２］为氢，卤素，氨基，Ｃ１～Ｃ６的羧酸酰胺，直链苯，苯酚，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃 基，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基氧基，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基胺基，含Ｎ、Ｏ、Ｓ杂和取代的Ｃ１～Ｃ６的烃。 Ｒ↓［３］为氢，卤素，氨基，Ｃ１～Ｃ６的羧酸酰胺，硝基，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基氧基，Ｃ １～Ｃ６直链、支链或环烃基胺基，含Ｎ、Ｏ、Ｓ杂和取代的Ｃ１～Ｃ６的烃。 Ｒ↓［４］为Ｃ１～Ｃ１２直链或支链脂肪胺基和烷氧基，聚合度在５０以下的聚乙二醇基、氨基聚乙二醇和氮杂氨基聚乙二醇，二十四员环及其以下的氮杂冠醚等。 Ｒ↓［５ ］为氢，Ｃ１～Ｃ６直链、支链或环烃基和烷氧基等。 ｎ＝０～４。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭祥峰，贾丽华，张宇，司万霞，徐世成，徐智慧，
申请(专利权)人：齐齐哈尔大学，
类型：发明
国别省市：23[中国|黑龙江]
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