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一种有机硼酸类葡萄糖探针及其制备方法和应用技术

技术编号:30945516 阅读:25 留言:0更新日期:2021-11-25 19:55
本发明专利技术公开了一种有机硼酸类葡萄糖探针及其制备方法和应用,属于化学传感器技术领域。本发明专利技术的有机硼酸类葡萄糖探针的结构如式(Ⅰ)所示。本发明专利技术探针是基于有机硼酸化合物可以与糖类物质中的邻二醇结构生成特异性的环状硼酸酯,尤其对葡萄糖体现出明显的选择性。通过利用探针分子的荧光、紫外吸收、磷光、拉曼、光声、可见光以及非可见光等信号变化,对葡萄糖等糖类物质进行定性和定量,应用于葡萄糖等糖类物质的特异性识别、标记、固载、传感、富集、分离、分析、检测和成像。本发明专利技术具有合成路线简单、光化学稳定、响应速度快、灵敏度高以及良好的水溶性等特点,实现对葡萄糖的高选择性和灵敏度的识别传感。和灵敏度的识别传感。和灵敏度的识别传感。和灵敏度的识别传感。

【技术实现步骤摘要】
一种有机硼酸类葡萄糖探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及化学传感器
,具体提供一种有机硼酸类葡萄糖荧光探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]D-葡萄糖(D-glucose),是自然界中分布最广泛并且极其重要的一种单糖。在生物学领域,葡萄糖是活细胞主要的能量来源和新陈代谢的中间产物。中枢神经系统的能量来源全部依赖血糖的供应。D-葡萄糖能够增强记忆,促进钙的吸收和增加细胞之间的物质交换。血液中的葡萄糖含量过高,会导致肥胖和糖尿病,太少会导致低血糖及胰岛素休克。D-葡萄糖对脑部生长发育和功能发挥着至关重要的作用,研究发现,患有阿尔兹海默症的病人脑部的葡萄糖浓度比其他病症的含量更低,会导致中风或其他脑血管疾病。因此,方便快捷的检测葡萄糖浓度,示踪葡萄糖的摄取对于疾病的诊断和治疗至关重要。
[0003]在葡萄糖含量检测领域,临床上主要使用基于酶型的葡萄糖传感器。利用葡萄糖氧化酶(GOD)对葡萄糖的专一性和高效性,科学家们建立了酶型葡萄糖传感器。但是酶本身易受温度、pH等环境因素的影响而失活,导致酶型传感器重复性差、灵敏度低、稳定性差,使得酶型葡萄糖传感器在实际应用中受到一定程度的限制。
[0004]在示踪葡萄糖摄取领域,人们通过在葡萄糖分子上修饰放射性元素或者荧光基团,开发了一系列葡萄糖类似物探针。最著名的就是被誉为“世纪分子”的氟代脱氧葡萄糖(
18
F-FDG)。
18
F-FDG是科学家将正电子核素
18
F标记在葡萄糖上被PET探测并形成影像。由于脑组织几乎完全依赖葡萄糖作为能量供体,
18
F-FDG可准确反映体内器官和组织的葡萄糖代谢分子,因此是目前PET-CT显像的主要显像剂。比如,将代表脑组织糖代谢水平的
18
F-FDG为显像剂,通过治疗前后的
18
F-FDG影像对比分析,可以观察缺血半暗带区脑细胞的恢复情况,从而判断预后功能恢复。
18
F-FDG等葡萄糖类似物探针,其主要功能为示踪葡萄糖的吸收路径并反映细胞对葡萄糖摄取的强弱。葡萄糖类似物探针本身对葡萄糖的摄取起到了干扰作用,并且修饰基团改变了的葡萄糖某些化学性质,比如空间构型、分子大小等性质,导致了在示踪葡萄糖摄取过程时产生不同程度的偏差。同时其设计原理导致葡萄糖类似物探针不能实时灵敏的反映葡萄糖浓度的变化。
[0005]有机硼酸化合物能够与1,2-二羟基化合物或1,3-二羟基化合物在水溶液中可逆性地共价结合,形成五元或六元环状酯。糖环结构中的顺式邻二羟基与硼酸的结合能力比简单链状邻二羟基化合物(如乙二醇)更强,因此硼酸可以作为糖探针的选择性探针。
C
10
芳基、-C
5-C
10
异芳基、-C
1-C6亚烷基-Ar-、-C
2-C6亚烯基-Ar-、-C(O)NH-C
1-C6亚烷基-Ar-、-C
1-C6亚烃基-C(O)NH-C
1-C6亚烃基-Ar-、-(CH2CH2O)
n-、-C
1-C
10
烷基、-C
2-C
10
烯基、-C
2-C
10
炔基、-C
2-C
20
异烃基,其中n是1到10之间的一个整数,Ar为C
6-C
10
亚芳基或含杂原子取代的C
5-C
10
亚芳基。
[0016]作为优选,所述吸电子基团选自C(O)R
13
、COOR
13
、C(O)NH2、NHC(O)R
13
、C(O)NR
13
R
14
、CF3、CN、SO3H、SO2CF3、SO2R
13
、SO2NR
13
R
14
、铵、乙酰基、羧基、卤素、烷基铵和NO2,其中R
13
和R
14
各自独立选自H或C
1-C6烷基。
[0017]作为优选,所述供电子基团选自NR
15
R
16
、OR
15
、NHC(O)R
15
、OC(O)R
15
、巯基、羟基、苯基和乙烯基,其中R
15
和R
16
各自独立选自H或C
1-C6烷基。
[0018]作为优选,所述聚合物选自-NH(CO)C(R)CH
2-、-O(C)C(R)CH
2-和-CHCH
2-,其中R选自H或C
1-C3烷基。
[0019]所述近红外荧光基团选自半花菁、芴、恶嗪、菲啰啶、罗丹明、苯基吨氯化物、吲哚、喹啉、二苯并恶嗪、安息香、双吲哚马来酰亚胺、硼-二吡咯亚甲基、氮杂二吡咯烷硼、碳派洛、苝、卟啉、钌络合物、镧系配合物、苯并黄素、蒽、荧光素、角鲨烯、香豆素、安塔辛、并四苯、并五苯和芘染料及其衍生物时,均可提升本专利技术荧光探针的荧光量子产率、生物相容性、选择性以及灵敏度等性能。
[0020]作为优选,所述近红外荧光基团为:
[0021][0022]其中:R
17
和R
18
各自独立选自C
1-C
10
烷基,或者含有一个或多个磺基或羧酸基取代的C
1-C
10
烷基,波浪线表示与L3的连接点;
[0023]或者为:
[0024]其中:R
19
选自H、C
1-C
10
烷基、C
2-C
10
烯基、C
2-C
10
炔基或C
2-C
20
杂烷基;波浪线表示与L3的连接点;
[0025]或者为:
[0026]其中:R
20
、R
21
、R
22
、R
23
各自独立选自H、C
1-C6烷基;
[0027]Y1选自O、P(O)R
24
、SiR
24
R
25
、NR
24
,其中R
24
和R
25
各自独立选自H或C
1-C6烷基,特别是优选为SiMe2,或其它与SiMe2结构类似的基团;
[0028]波浪线表示与L3的连接点。
[0029]L1、L2和L3均为连接臂。
[0030]作为优选,L1、L2选自C
1-C
10
烷基。
[0031]作为优选,L3优选为苯乙烯、-C6H
4-O-、波浪线表示与蒽环或R9基团的连接点。
[0032]本专利技术优选以蒽环作为分子设计母核,引入水溶性基团(本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有结构式(Ⅰ)的有机硼酸类葡萄糖探针:其中:R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R
10
、R
11
和R
12
各自独立选自氢、C
1-C
10
烷基、C
2-C
10
烯基、C
2-C
10
炔基、C
3-C
20
异烃基、聚合物、近红外荧光基团、吸电子基团和供电子基团;L1、L2和L3各自独立选自化学单键、氨基、-O-、-CH2C6H4O-、-C
2-C
20
PEG连接链、-C
6-C
10
芳基、-C
5-C
10
异芳基、-C
1-C6亚烷基-Ar-、-C
2-C6亚烯基-Ar-、-C(O)NH-C
1-C6亚烷基-Ar-、-C
1-C6亚烃基-C(O)NH-C
1-C6亚烃基-Ar-、-(CH2CH2O)
n-、-C
1-C
10
烷基、-C
2-C
10
烯基、-C
2-C
10
炔基、-C
2-C
20
异烃基,其中n是1到10之间的一个整数,Ar为C
6-C
10
亚芳基或含杂原子取代的C
5-C
10
亚芳基。2.根据权利要求1所述的有机硼酸类葡萄糖探针,其特征在于:所述吸电子基团选自C(O)R
13
、COOR
13
、C(O)NH2、NHC(O)R
13
、C(O)NR
13
R
14
、CF3、CN、SO3H、SO2CF3、SO2R
13
、SO2NR
13
R
14
、铵、乙酰基、羧基、卤素、烷基铵和NO2,其中R
13
和R
14
各自独立选自H或C
1-C6烷基。3.根据权利要求1所述的有机硼酸类葡萄糖探针,其特征在于:所述供电子基团选自从NR
15
R
16
、OR
15
、NHC(O)R
15
、OC(O)R
15
、巯基、羟基、苯基和乙烯基,其中R
15
...

【专利技术属性】
技术研发人员:王凯
申请(专利权)人:王凯
类型:发明
国别省市:

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