一种双功能水溶性苝酰亚胺衍生物的合成及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种双功能水溶性苝酰亚胺衍生物的制备及其在汞离子探针和基因载体上的应用。本发明使用携带四个醛基的苝荧光核CHO-PDI，通过巯基对醛基的保护反应得到双功能水溶性苝酰亚胺衍生物。基于汞离子对双功能水溶性苝酰亚胺衍生物的醛基的解保护反应，实现在水中高灵敏度和高选择性的快速检测微量汞离子的目的；双功能水溶性苝酰亚胺衍生物具有很好的生物相容性和很低的细胞毒性，分子外围携有带正电荷的氨基，能够进入活体培养细胞，并且能够与带负电荷的DNA或RNA结合，形成一个稳定的复合体，作为载体携带并保护外源核酸进入活体培养细胞。结合前述两个功能，双功能水溶性苝酰亚胺衍生物可以应用于生物细胞成像检测细胞中汞离子。
【专利说明】一种双功能水溶性茈酰亚胺衍生物的合成及其应用
【技术领域】
[0001]本发明属于化学合成【技术领域】，具体的说，涉及一种双功能性茈酰亚胺衍生物的制备及其在汞离子探针和基因载体上的应用。
【背景技术】
[0002]纯汞是一种常见的有毒金属，其蒸气更是剧毒，并且其化合物和盐的毒性多数非常高，口服、吸入或接触后可以导致脑和肝损伤，其中最危险的汞有机化合物是二甲基汞(C2H6Hg),仅数微升与皮肤接触就可以致死。尽管汞沸点很高，但在室内温度下饱和的汞蒸气已经达到了中毒剂量的数倍。由于纯汞很容易氧化生成化合物，只有极少数的汞在自然中以纯金属的状态存在。因此，对于汞离子的选择性及高敏感度识别对于环境科学、生物学及其医学都具有重要的学术价值，研究实际应用意义。
[0003]伴随先进生物技术疗法的发展，基因导入体系变得更加重要。目前常用的基因载体主要有病毒型和非病毒型两大类，病毒型基因转染载体具有安全问题及低基因转染效率的局限性，限制了它们的应用范围。研发具有安全性的非病毒基因载体一直是生物材料领域的热点研究课题。目前研究较多的非病毒基因载体体系主要有阳离子多聚合物型载体、可生物降解的聚合物体系、多复合物脂质体体系、热敏型聚合物体系等。
[0004]茈酰亚胺类化合物是一类荧光性很强的化合物，荧光量子效率非常高(接近I)，并且具有很好的光、热和化学稳定性。凭借其优越的染色性能，一直被广泛应用于有机光电器件、激光染料以及生物荧光探针领域。`
[0005]近年来汞离子荧光探针和基因载体不断发展壮大，但都只是设计成具有单一功能性的物质。鉴于茈酰亚胺优越的荧光性能，汞离子检测及基因导入的重要性，开发一种基于茈的多功能荧光分子(如细胞标记、离子探针和基因载体等)具有很好的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种双功能水溶性茈酰亚胺衍生物及其合成方法，并根据其对汞离子的特殊识别与检测性能将其用于汞离子检测，以及提供了将其作为基因载体应用于活体培养细胞的方法。
[0007]本发明使用携带四个醛基的茈荧光核CH0-PDI，通过巯基对醛基的保护反应得到双功能水溶性茈酰亚胺衍生物。基于汞离子对双功能水溶性茈酰亚胺衍生物的醛基的解保护反应，实现在水中高灵敏度和高选择性的快速检测微量汞离子的目的；双功能水溶性茈酰亚胺衍生物具有很好的生物相容性和很低的细胞毒性，分子外围携有带正电荷的氨基，能够进入活体培养细胞，并且能够与带负电荷的DNA或RNA结合，形成一个稳定的复合体，作为载体携带并保护外源核酸进入活体培养细胞。结合前述两个功能，双功能水溶性茈酰亚胺衍生物可以应用于生物细胞成像检测细胞中汞离子。
[0008]本发明所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物的结构式为:
[0009]
【权利要求】
1.一种双功能水溶性茈酰亚胺衍生物，其特征在于，其结构式为:
2.根据权利要求1所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物，其特征在于，所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物I3DTl的合成方法为: 1).将茈类衍生物4C1-PDI和4-羟基苯甲醛以(1:10)-(1:20)的摩尔比加入两口反应管中，再加AK2CO3, K2CO3与茈类衍生物4C1-PDI的摩尔比为(1:2)- (1:4)，然后加入DMF直至所有反应物溶解，氮气气氛下搅拌均匀后在90°C -110°C下反应48h-72h ;反应完全后冷却至室温，稀盐酸洗涤，过滤，再用去离子水将固体产物冲洗至中性，硅胶柱提纯，得到的产物记为CHO-PDIl ； 2).将步骤I)的产物CHO-PDIl和2-氨基乙硫醇盐酸盐按摩尔比(1:20)-(1:24)加入反应管中，加入DMF使其完全溶解，使用二氯甲烷将催化剂BF3^Et2O完全溶解，然后加入反应管中，催化剂BF3.Et2O的加入量与CHO-PDIl的摩尔比为(1:1) - (1:100), 30°C -40°CT反应3-4天，离心分离，用甲醇溶解沉淀，再用乙醚沉淀，最后将产物溶于去离子水，在稀盐酸中透析，得到最终产物双功能水溶性茈酰亚胺衍生物I3DTl ； 所述的茈类衍生物4C1-PDI的结构式为:
3.根据权利要求1所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物，其特征在于，所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物roT2的合成方法为: 1).将茈类衍生物4C1-PDI和4-甲醛基苯硼酸以(1:8)-(1:12)的摩尔比加入反应管中，再加入浓度为0.5-411的K2CO3溶液，K2CO3与茈类衍生物4C1-PDI的摩尔比为(1:4)-(1:10)，然后加入甲苯使反应物完全溶解，氮气气氛中冷冻抽排反应管中的空气，再在氮气气氛中加入催化剂Pb (PPh3)4，催化剂Pb(PPh3)4与茈类衍生物4C1-PDI的摩尔比为(1:0.2)-(1:100)，最后置于暗室中70°C -100°C下反应40-60h ;硅胶柱提纯出产物，记为CHO-PDI2 ； 2).将步骤I)的产物CH0-PDI2和2-氨基乙硫醇盐酸盐按摩尔比(1:20)-(1:24)加入反应管中，加入DMF使其完全溶解，使用二氯甲烷将催化剂BF3 -Et2O完全溶解，然后加入反应管中，催化剂BF3.Et2O的加入量与CHO-PD12的摩尔比为(1:1) - (1:100), 30°C -40 °C T反应3-4天，离心分离，用甲醇溶解沉淀，再用乙醚沉淀，最后将产物溶于去离子水，在稀盐酸中透析，得到最终产物双功能水溶性茈酰亚胺衍生物Η)Τ2 ； 所述的茈类衍生物4C1-PDI的结构式为:`
4.根据权利要求1所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物在汞离子识别、检测方面的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物识别、检测汞离子的方法为:用去离子水将双功能水溶性茈酰亚胺衍生物配制成浓度为I X 10_6-20 X 10_6Μ的溶液，然后加入待测液混合，最后进行紫外吸收或荧光发射测定。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，检测完成后，回收检测液，萃取分离，然后按摩尔比(1:20)-(1:24)加入2-氨基乙硫醇盐酸盐，加入DMF使其完全溶解，按摩尔比(1:1)-(1:100)加入催化剂BF3.Et2O,先使用二氯甲烷将催化剂BF3 -Et2O完全溶解后再加入反应管中，37°C -4 0°C下反应3-4天，离心分离，用甲醇溶解沉淀，再用乙醚沉淀，最后将产物溶于去离子水，在稀盐酸中透析，得到可继续用于汞离子识别、检测的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物。
7.根据权利要求1所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物作为基因载体的应用。
8.根据权利要求1所述的双功能水溶性茈酰亚胺衍生物作为细胞内的汞离子荧光成像染料的应用。
【文档编号】C07D471/06GK103755703SQ201310718624
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】尹梅贞, 刘柯兰, 许泽军, 何碧程, 沈杰 申请人:北京化工大学