一种基于异喹啉结构的衍生剂及其制备方法和应用技术

本公开提供一种基于异喹啉结构的衍生剂，其结构由式(I)表示。本公开还提供了该基于异喹啉结构的衍生剂的制备方法。该基于异喹啉结构的衍生剂可以用于含有羧基、胺基、醛基、酮基等官能团的化合物的衍生，提高被衍生化合物的质谱响应强度和改善被衍生化合物的色谱保留。本公开还提供了该衍生剂用于衍生含有羧基、胺基、醛基、酮基等官能团的化合物的方法，该衍生剂的衍生反应操作简单，反应条件温和，在室温条件下1小时内即可完成衍生反应，大大提高衍生效率，并且衍生后的产物在相同碰撞能量下，会产生相同的碎片离子，便于后续质谱检测方法的建立；同时该同位素标记的衍生剂合成简单，可以实现内标法定量，提高定量结果的确性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于异喹啉结构的衍生剂及其制备方法和应用
本公开涉及衍生剂
，尤其涉及一种基于异喹啉结构的衍生剂及其制备方法和应用。
技术介绍
大规模定量分析微生物、动物和植物体内代谢物，阐述不同化合物参与体内功能调控和合成过程是现在系统生物学重要的研究内容。不同物种体内的代谢物的种类复杂多样，化合物的种类高达上万种，如何提高对化合物检测通量、灵敏度和定量准确度，是现代分析方法开发所面临的实际问题。液质联用技术是一种具有高灵敏，高精度和高通量等优点的现代检测技术，然而大规模测定过程中面临以下困难：1、一些氨基酸代谢和糖类化合物极性较强，不易在C18色谱柱上保留；2、一些化合物在负离子模式下信号响应低；3、含有磷酸根化合物在质谱检测时容易发生中性丢失；4、对复杂基质样本进行定量分析时，由于基质效应导致定量不准确等。面对极性化合物难保留和信号相应低的问题，可通过化学衍生改变待测化合物的极性，将化合物保留在C18色谱柱上。然而多数衍生剂多数用于紫外检测器和荧光检测器，而且适用衍生底物比较窄。因此，需要开发一类可用于质谱检测器的高效广谱衍生剂。
技术实现思路
有鉴于此，本公开的目的在于提出一种基于异喹啉结构的衍生剂及其制备方法和应用，该基于异喹啉结构的衍生剂能够衍生含有胺基、酮基、醛基、羧基等官能团的化合物，提高被衍生化合物的质谱响应强度和改善化合物的色谱保留。基于上述目的，本公开第一方面提供了一种基于异喹啉结构的衍生剂，所述衍生剂的结构式如(I)所示：其中，R基为肼类基团、琥珀酰亚胺类基团或卤基。肼类基团可以是肼基，也可以是肼基中的一个或两个H原子被有机基团或无机基团取代后得到的基团，具体不做限定；琥珀酰亚胺类基团可以是N-氧基琥珀酰亚胺基，也可以是N-氧基琥珀酰亚胺基的一个或多个H原子被有机基团或无机基团取代后得到的基团，具体不做限定；卤基可以是氯基、溴基或碘基，具体不做限定。优选地，所述R基为肼基、N-氧基琥珀酰亚胺基或氯基。当R基为肼基时，衍生剂为酰肼，可以用于衍生含有羧基、醛基和酮基官能团的化合物；当R基为N-氧基琥珀酰亚胺基，衍生剂为琥珀酰亚胺酯，可以用于衍生含有胺基官能团的化合物；当R基为氯基时，衍生剂为酰氯，可以用于衍生含有胺基官能团的化合物。可选地，所述衍生剂由5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸转化生成，所述5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸的结构如(II)所示。该衍生剂在5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸的结构上，可以一步将1位的羧基转化成酰肼、酰氯和琥珀酰亚胺酯；衍生剂具有异喹啉杂环母核结构，可以增加强极性化合物在反向色谱分离过程中的保留，促使同分异构体在色谱柱上的有效分离；并且在质谱检测时能将待测化合物由负离子检测变为正离子检测模式，异喹啉杂环中氮原子，易电离，提高待测化合物在质谱中的电离强度，增强待测化合物在质谱中的信号响应。其中，待测化合物即为待衍生化合物。可选地，所述5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸的5位为同位素标记的基团-NC2H6，所述基团-NC2H6中的至少一种元素被与其对应的同位素标记。例如，12C可以为13C、14N可以为15N、1H可以为D，具体不做限定。在5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸的5位含有一个可以用于同位素标记的二甲氨基官能团(-N(CH3)2)，该二甲氨基官能团中含有的叔胺基易电离，能够进一步提高待测化合物在质谱中的响应，同时选择性使该二甲氨基中的12C可以变为13C，14N变为15N,1H变成D使5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸的分子量增加1-9Da；例如，化合物(II)分子量增加1Da(-15NC2H6),2Da(-N13C2H6),3Da(-15N13C2H6),4Da(-NC2H2D4),5Da(-15NC2H2D4),6Da(-NC2D6或-N13C2H2D4),7Da(-15NC2D6或-15N13C2H2D4),8Da(-N13C2D6),9Da(-15N13C2D6)；同理，衍生剂的分子量也可以增加1-9Da，衍生剂同位素重标所使用的原料便宜，能够大大减少同位素标记试剂的合成成本。基于相同的目的，本公开第二方面提供了一种基于异喹啉结构的衍生剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)将化合物(III)溶于浓硫酸，加入硝酸钾，冰浴条件下搅拌反应2-3小时，反应结束后，调节反应液pH值至4-6，萃取得化合物(IV)；步骤2)将化合物(IV)溶于体积比为1:1的二甲基亚酰胺和乙醇的混合液中，加入氯化亚锡，50-80℃下反应2-5小时，反应结束后，向反应液中加入5倍体积的冰水，静置沉淀后过滤得滤液，将滤液真空浓缩、纯化，得化合物(V)；步骤3)将化合物(V)溶于甲醇中，加入甲醛、氰基硼氢化钠，室温反应1-2小时，反应结束后，将反应液真空浓缩、纯化，得化合物(II)；承接步骤3)，步骤4)将化合物(II)溶于甲醇中，加入二氯亚砜，70℃下反应2-4小时，反应结束后加入水合肼，将反应液真空浓缩干燥得固体产物，将固体产物纯化得化合物(VI)；化合物(VI)能够用于含有羧基、醛基和酮基官能团的化合物的衍生；或，承接步骤3)，步骤5)将化合物(II)溶于二甲基甲酰胺中，冰浴下滴加氯化亚砜，滴加结束后室温反应1-3小时，反应结束后，将反应液真空旋干，重溶、萃取，收集有机相产物，旋干得化合物(VII)；化合物(VII)能够用于含有胺基官能团的化合物的衍生；或，承接步骤3)，步骤6)将化合物(II)溶于二氯甲烷中，冰浴下先后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，室温下反应2-4小时，反应结束后，将反应液真空旋干、重旋后水洗、干燥、纯化，得化合物(VIII)；化合物(VIII)能够用于含有胺基官能团的化合物的衍生。可选地，步骤1)中所述化合物(III)在浓硫酸中的浓度为0.5mol/L-2mol/L，所述化合物(III)和硝酸钾的摩尔比为1：(1-1.5)；采用乙酸乙酯或二氯甲烷萃取反应液；步骤2)中所述化合物(IV)在二甲基亚酰胺和乙醇的混合液中的浓度为0.05mol/L-0.1mol/L，所述化合物(IV)和氯化亚锡的摩尔比为1：(3-6)；将滤液采用真空旋转蒸发仪浓缩，然后采用C18柱反向色谱柱进行纯化，纯化条件为采用5％乙腈水溶液进行平衡，10％的乙腈水溶液进行洗脱，洗脱组分旋干得化合物(V)；步骤3)中所述化合物(V)在甲醇中的浓度为0.1mol/L-0.2mol/L，所述化合物(V)、甲醛、氰基硼氢化钠的摩尔比为1：(2-3)：(1-1.5)；将反应溶液真空浓缩后得到的产物用二氯甲烷重溶，该溶液用硅胶柱纯化，展开剂为体积比为1.5:8.5的甲醇和二氯甲烷；步骤4)中所述化合物(II)在甲醇中的浓度为0.1mol/L-0.2mol/L，所述化合物(II)和二氯亚砜的摩尔比为1：(4-8)，所述化合物(II)和水合肼的摩尔比为1：(6-10)；所得产物采用硅胶柱进行纯化，展开剂为体积比为1:9的甲醇和二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于异喹啉结构的衍生剂，其特征在于，所述衍生剂的结构式如(I)所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种基于异喹啉结构的衍生剂，其特征在于，所述衍生剂的结构式如(I)所示：



其中，R基为肼类基团、琥珀酰亚胺类基团或卤基。


2.根据权利要求1所述的衍生剂，其特征在于，所述R基为肼基、N-氧基琥珀酰亚胺基或氯基。


3.根据权利要求1所述的衍生剂，其特征在于，所述衍生剂由5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸转化生成，所述5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸的结构如(II)所示。





4.根据权利要求3所述的衍生剂，其特征在于，所述5-二甲氨基异喹啉-1-羧酸的5位为同位素标记的基团-NC2H6，所述基团-NC2H6中的至少一种元素被与其对应的同位素标记。


5.一种如权利要求1所述的基于异喹啉结构的衍生剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将化合物(III)溶于浓硫酸，加入硝酸钾，冰浴条件下搅拌反应2-3小时，反应结束后，调节反应液pH值至4-6，萃取得化合物(IV)；
步骤2)将化合物(IV)溶于体积比为1:1的二甲基亚酰胺和乙醇的混合液中，加入氯化亚锡，50-80℃下反应2-5小时，反应结束后，向反应液中加入5倍体积的冰水，静置沉淀后过滤得滤液，将滤液真空浓缩、纯化，得化合物(V)；
步骤3)将化合物(V)溶于甲醇中，加入甲醛、氰基硼氢化钠，室温反应1-2小时，反应结束后，将反应液真空浓缩、纯化，得化合物(II)；
步骤4)将化合物(II)溶于甲醇中，加入二氯亚砜，70℃下反应2-4小时，反应结束后加入水合肼，将反应液真空浓缩干燥得固体产物，将固体产物纯化得化合物(VI)；
或，步骤5)将化合物(II)溶于二甲基甲酰胺中，冰浴下滴加氯化亚砜，滴加结束后室温反应1-3小时，反应结束后，将反应液真空旋干，重溶、萃取，收集有机相产物，旋干得化合物(VII)；
或，步骤6)将化合物(II)溶于二氯甲烷中，冰浴下先后加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺，室温下反应2-4小时，反应结束后，将反应液真空旋干、重旋后水洗、干燥、纯化，得化合物(VIII)。





6.根据权利要求5所述的衍生剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述化合物(III)在浓硫酸中的浓度为0.5mol/L-2mol/L，所述化合物(III)和硝酸钾的摩尔比为1：(1-1.5)；
步骤2)中所述化合物(IV)在二甲基亚酰胺和乙醇的混合液中的浓度为0.05mol/L-0.1mol/L，所述化合物(IV)和氯化亚锡的摩尔比为1：(3-6)；
步骤3)中所述化合物(V)在甲醇中的浓度为0.1mol/L-0.2mol/L，所述化合物(V)、甲醛、氰基硼氢化钠的摩尔比为1：(2-3)：(1-1.5)；
步骤4)中所述化合物(II)在甲醇中的浓度为0.1mol/L-0.2mol/L，所述化合物(II)和二氯亚砜的摩尔比为1：(4-8)，所述化合物(II)和水合肼的摩尔比为1：(6-10)
步骤5)中所述化合物(II)在二甲基甲酰胺中的浓度为0.1mol/L-0.2mol/L，所述化合物(II)和氯化亚砜的摩尔比为1：(2-5)；
步骤6)中所述化合物(II)在二氯甲烷中的浓度为0.1mol/L-0.2mol/L，所述化合物(II)、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1：(1-1.5)：(1.2-2)。


7.根据权利要求5所述的衍生剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述硝酸钾为15N-硝酸钾；和/或，
步骤3)中所述甲醛为13C-甲醛、D2-甲醛或13C，D2-甲醛；和/或，所述氰基硼氢化钠为氘代氰基...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟庆石，冯潇慧，
申请(专利权)人：中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11