双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物及其制备方法和应用转让专利
申请号 : CN202010665468.8
文献号 : CN111892643B
文献日 : 2022-07-08
发明人 : 高文霞 , 冯欣 , 吴华悦 , 刘妙昌 , 周云兵 , 黄小波
申请人 : 温州大学
摘要 :
本发明公开了一种双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物及其制备方法和应用，本发明涉及的化合物见说明书式(1)所示，其作为凝胶剂制备凝胶具有Cu2+敏感的优点，该凝胶具有特异性Cu2+敏感的优点，只有加入Cu2+才能使荧光发生猝灭。
权利要求 :
1.一种双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物，其特征在于其化学结构式如式（1）所示： （1）。
2.一种如权利要求1所述的双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物的制备方法，其特征在于包括以下步骤：①将式（2）所示的2‑氨基‑N‑(2‑(((3‑(5,5‑二甲基‑1,3,2‑二氧杂硼烷‑2‑基)苯基)氨基)‑2‑氧乙基)乙酰胺、式（3）所示的(叔丁氧羰基)甘氨酰甘氨酸、DCC、DMAP，在DMF溶剂中混合，室温下搅拌反应，所得反应液a后处理制得如式（4）所示的化合物C24H36BN5O8；
；
②将步骤①制得的式（4）所示的化合物溶于二氯甲烷溶剂中，再加入三氟乙酸，反应
15‑30 h，反应完毕后所得反应液b后处理制得如式（5）所示的化合物；
；
③将步骤②制备的式（5）所示的化合物溶于DMF溶剂中，将式（6）所示的化合物溶于DMF溶剂中，混合后加入DCC、DMAP，反应，所得反应液c后处理制得权利要求1中如式（1）所示的化合物，即为双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物；
。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤①中所述式（2）、（3）所示的化合物、DCC、DMAP的物质的量之比为1.0:1.0:1.2:1.2。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：步骤③中所述式（5）、（6）所示的化合物、DCC、DMAP的物质的量之比为3.5:1.0:3.5:3.5。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的步骤①中，所述反应液a后处理方法为：反应液a减压抽滤，滤液蒸除溶剂后加入乙酸乙酯超声，减压抽滤，滤饼用乙醇、乙酸乙酯多次洗涤干燥制得如式（4）所示的化合物，所述步骤②）中，所述反应液b后处理方法为：反应液b蒸除溶剂三氟乙酸与氯仿，加入少量乙腈超声，减压抽滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤多次，干燥制得如式（5）所示的化合物，所述步骤③中，所述反应液c后处理方法为：反应液c减压抽滤，滤液蒸除溶剂后加入乙酸乙酯超声，减压抽滤，滤饼用乙醇、乙酸乙酯多次洗涤干燥制得权利要求1中如式（1）所示的化合物。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤①中，所述DMF溶剂的体积用量以式（2）所示的化合物的质量计为75 80 mL/~g；
所述步骤②中，所述二氯甲烷溶剂的体积用量以式（4）所示的化合物的质量计为20 30 ~mL/g；所述三氟乙酸的体积用量以式（4）所示的化合物的质量计为24 36 mL/g；
~
所述步骤③中，所述DMF溶剂的体积用量通常以式（5）所示的化合物的质量计为55 60 ~mL/g。
7.一种如权利要求1所述的化合物的应用，其特征在于：将该式（1）所示的化合物作为
2+
制备特异性Cu 敏感的有机凝胶的凝胶剂。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：将如式（1）所示的化合物加入有机溶剂中，
2+
密封加热至90℃完全溶解，然后静置冷却至室温，制成特异性Cu 敏感的有机凝胶。
2+
9.一种利用如权利要求1所述的化合物制备得到的特异性Cu 敏感的有机凝胶，所述有
2+
机凝胶以权利要求1中式（1）所示的化合物作为制备特异性Cu 敏感的有机凝胶的凝胶剂。
说明书 :
双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物及其制备方法和应用
技术领域
[0001] 本发明属于有机化学和化学检测分析领域，具体是指双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物及其制备方法和应用。
背景技术
[0002] 众所周知，铜是生命系统中最丰富的过渡金属之一，仅次于铁和锌，是动物和植物体内重要的微量元素(Z.Aydin,B.Yan,Y.Wei,et al.A novel near‑infrared turn‑on and ratiometric fluorescent probe capable of copper(II)ion determination in living cells.Chem.Commun.2020,56,6043)，铜离子虽然在信号转导、氧化还原反应、中枢神经系统和能量生成等许多生理过程中起关键作用，但是它对生命系统也有很高的毒性(P.Verwilst,K.Sunwoo,J.S.Kim,et al.The role of copper ions in pathophysiology and fluorescent sensors for the detection thereof Chem.Commun.2015,51,5556.)，例如门克斯病、威尔逊病、阿尔茨海默病和帕金森病。这是因为铜不仅可以催化自由基的产生，而自由基会破坏脂质、蛋白质、DNA和其他生物分子还可以干扰含有铁硫簇的蛋白质，并能从金属蛋白中取代锌等其他金属，抑制其活性(D.Denoyer,S.Masaldan,S.La Fontaine,M.A.Cater,Targeting copper in cancer therapy:‘Copper That Cancer’.Metallomics,2015,7,1459)。因此铜不能游离地存在于细胞质中，而必须随时被络合。
[0003] 鉴于铜离子上述特性，在现代医学检测中，经常需要检测人体内的铜离子含量，以防止铜离子过量，而引发相关疾病。因此开发一种高效敏感的铜离子检测探针具有非常重要的意义。本申请基于此，提出本申请的发明创造。
发明内容
[0004] 为解决现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种双甘肽类铜离子凝2+
胶荧光探针化合物及其制备方法和应用。该化合物制备的铜离子凝胶具有Cu 敏感，可用于实现对铜离子的检测。
胶荧光探针化合物及其制备方法和应用。该化合物制备的铜离子凝胶具有Cu 敏感，可用于实现对铜离子的检测。
[0005] 为实现上述目的，本发明的第一个目的是提供其化学结构式如式(1)所示：
[0006]
[0007] 本申请的式(1)化合物名称是
[0008] 4,4'，4”‑腈(N‑(2‑((2‑((2‑((2‑((3‑(5,5‑二甲基‑1,3,2‑二氧杂硼烷‑2‑基)苯基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)苯甲酰胺)。
[0009] 本发明的第二个目的是提供一种所述的双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0010] ①将式(2)所示的2‑氨基‑N‑(2‑(((3‑(5,5‑二甲基‑1,3,2‑二氧杂硼烷‑2‑基)苯基)氨基)‑2‑氧乙基)乙酰胺、式(3)所示的(叔丁氧羰基)甘氨酰甘氨酸、DCC、DMAP，在DMF溶剂中混合，室温下搅拌反应，所得反应液a后处理制得如式(4)所示的化合物C24H36BN5O8；
[0011]
[0012] ②将步骤①制得的式(4)所示的化合物溶于二氯甲烷溶剂中，再加入三氟乙酸，反应15‑30h，反应完毕后所得反应液b后处理制得如式(5)所示的化合物；
[0013]
[0014] ③将步骤②制备的式(5)所示的化合物溶于DMF溶剂中，将式(6)所示的化合物溶于DMF溶剂中，混合后加入DCC、DMAP，反应，所得反应液c后处理制得如式(1)所示的化合物，即为双甘肽类铜离子凝胶荧光探针化合物；
[0015]
[0016] 进一步设置是步骤①中所述式(2)、(3)所示的化合物、DCC、DMAP的物质的量之比为1.0:1.0:1.2:1.2。
[0017] 进一步设置是步骤③中所述式(5)、(6)所示的化合物、DCC、DMAP的物质的量之比为3.5:1.0:3.5:3.5。
[0018] 进一步设置是所述的步骤①中，所述反应液a后处理方法为：反应液a减压抽滤，滤液蒸除溶剂后加入乙酸乙酯超声，减压抽滤，滤饼用乙醇、乙酸乙酯多次洗涤干燥制得如式(4)所示的化合物，所述步骤②)中，所述反应液b后处理方法为：反应液b蒸除溶剂三氟乙酸与氯仿，加入少量乙腈超声，减压抽滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤多次，干燥制得如式(5)所示的化合物，所述步骤③中，所述反应液c后处理方法为：反应液c减压抽滤，滤液蒸除溶剂后加入乙酸乙酯超声，减压抽滤，滤饼用乙醇、乙酸乙酯多次洗涤干燥制得如式(1)所示的化合物。
[0019] 进一步设置是所述步骤①中，所述DMF溶剂的体积用量以式(2)所示的化合物的质量计为75～80mL/g；
[0020] 所述步骤②中，所述二氯甲烷与溶剂的体积用量以式(4)所示的化合物的质量计为20～30mL/g；所述三氟乙酸与溶剂的体积用量以式(4)所示的化合物的质量计为24～36mL/g；
[0021] 所述步骤③中，所述DMF溶剂的体积用量通常以式(5)所示的化合物的质量计为55～60mL/g。
[0022] 另外，本发明还提供一种上述式(1)所示化合物的应用方法，将该式(1)所示的化2+
合物作为制备特异性Cu 敏感的有机凝胶的凝胶剂。
合物作为制备特异性Cu 敏感的有机凝胶的凝胶剂。
[0023] 进一步设置是将如式(1)所示的化合物加入有机溶剂中，密封加热至90℃完全溶2+
解，然后静置冷却至室温，制成特异性Cu 敏感的有机凝胶。
解，然后静置冷却至室温，制成特异性Cu 敏感的有机凝胶。
[0024] 另外，本发明还提供一种根据所述的应用方法所得到的特异性Cu2+敏感的有机凝2+
胶，该有机凝胶的Cu 敏感特异性使其成为铜离子凝胶荧光探针。
胶，该有机凝胶的Cu 敏感特异性使其成为铜离子凝胶荧光探针。
[0025] 本发明主要是设计合成了一类含双甘肽基团的小分子凝胶因子，该凝胶实现了特异性铜离子络合敏感，这类新型的双甘肽铜离子凝胶型荧光探针，能用于检测人体内的铜离子，具有重要应用价值。
[0026] 本发明涉及的化合物(1)作为凝胶剂制备凝胶具有Cu2+敏感的优点。化合物(1)是一类良好的凝胶剂，其在乙醇、甲醇等溶剂中，通过凝胶因子分子间的非共价键作用力如范德华力、氢键、π‑π叠加等作用力自组装成三维网络结构，使溶剂分子失去流动性而形成凝2+ 2+
胶，如图1所示。该凝胶具有特异性Cu 敏感的优点，只有加入Cu 才能使荧光发生猝灭，如
2+
图2所示。因为化合物(1)分子结构中含有的酰胺键具有氢键作用，可以与Cu 发生络合，破
2+
坏了凝胶因子间的相互作用力，致使凝胶转变为溶胶而实现对Cu 的敏感响应。
胶，如图1所示。该凝胶具有特异性Cu 敏感的优点，只有加入Cu 才能使荧光发生猝灭，如
2+
图2所示。因为化合物(1)分子结构中含有的酰胺键具有氢键作用，可以与Cu 发生络合，破
2+
坏了凝胶因子间的相互作用力，致使凝胶转变为溶胶而实现对Cu 的敏感响应。
附图说明
[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本发明的范畴。
[0028] 图1化合物(1)在乙醇中的凝胶示意图,其中图1A为自然光照下的凝胶图片，图1B为荧光照射下的凝胶图片；
[0029] 图2凝胶因子对常见阳离子响应的荧光图。
具体实施方式
[0030] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
[0031] 本实施例中部分化合物名称说明如下：
[0032] DCC为二环己基碳二亚胺的简称，DMAP为4‑二甲氨基吡啶的简称；DMF为二甲基甲酰胺的简称。DMSO为二甲基亚砜的简称。
[0033] 化合物(1)的具体合成实施例如实施例1‑实施例3
[0034] 实施例1
[0035] 在250mL圆底烧瓶中加入80mL DMF、2‑氨基‑N‑(2‑(((3‑(5,5‑二甲基‑1,3,2‑二氧杂硼烷‑2‑基)苯基)氨基)‑2‑氧乙基)乙酰胺(1g,3.13mmol)，(叔丁氧羰基)甘氨酰甘氨酸(0.73g,3.13mmol)，DCC(0.77g,3.756mmol),DMAP(0.46g,3.756mmol)室温下搅拌12h。反应液反应液a减压抽滤，滤液蒸除溶剂后加入乙酸乙酯超声，减压抽滤，滤饼用乙醇洗涤一次、后用乙酸乙酯洗涤2次，干燥制得如式(4)所示的化合物(C24H36BN5O8，叔丁基(2‑((2‑((2‑((2‑((3‑(1,3,2‑二氧杂硼烷‑2‑基)苯基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧乙基)氨基)‑2‑氧乙基)氨基甲酸酯)，收率83.1％。
[0036] 实施例2
[0037] 将化合物(4)(1.38g,2.6mmol)加入到30ml氯仿与36ml三氟乙酸的混合溶剂中室温搅拌12h。反应液b蒸除溶剂三氟乙酸与氯仿，加入5ml乙腈超声，减压抽滤，滤饼用乙酸乙酯洗涤3次，干燥制得如式(5)所示的化合物(C19H28BN5O6，2‑氨基‑N‑(2‑((2‑((2‑((3‑(5,5‑二甲基‑1,3,2‑二氧杂硼烷‑2‑基)苯基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)乙酰胺)，产率77.6％。
[0038] 实施例3
[0039] 在100mL圆底烧瓶中加入50mL DMF、2‑氨基‑N‑(2‑((2‑((2‑((3‑(5,5‑二甲基‑1,3,2‑二氧杂硼酸‑2‑基)苯基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)氨基)‑2‑氧代乙基)乙酰胺(1.52g,3.5mmol)，三(4‑羧基苯基)胺(0.38g,1mmol)，DCC(1.46g,7mmol),DMAP(0.85g,7mmol)室温下搅拌12h。反应液反应液c减压抽滤，滤液蒸除溶剂后加入48ml乙酸乙酯超声，减压抽滤，滤饼用先用乙醇洗涤一次、后用乙酸乙酯洗涤3次，干燥制得如式(1)所示的化合物，产率79％。
[0040] 化合物(1)凝胶的具体制备方案如实施例4‑实施例10
[0041] 实施例4
[0042] 将16.23mg凝胶因子溶于10ml DMSO中配制10‑3mol/L凝胶因子溶液，再取出1ml凝‑5 ‑胶因子溶液于100ml容量瓶中稀释至刻度线，配制成10 mol/L凝胶因子溶液；分别配制10
2
mol/L常见阳离子的水溶液共19种。取4ml凝胶因子溶液于5ml离心管中共20个，其中一个不加入离子做空白对照，另外19个分别加入20μl不同的阳离子溶液震荡至均匀，转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
2
mol/L常见阳离子的水溶液共19种。取4ml凝胶因子溶液于5ml离心管中共20个，其中一个不加入离子做空白对照，另外19个分别加入20μl不同的阳离子溶液震荡至均匀，转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
[0043] 实施例5
[0044] 将16.23mg凝胶因子溶于10ml DMSO中配制10‑3mol/L凝胶因子溶液，再取出1ml凝‑5胶因子溶液于100ml容量瓶中稀释至刻度线，配制成10 mol/L凝胶因子溶液；将159mg
2+ 2+
CuSO4溶于10ml蒸馏水中配制0.1mol/L Cu 溶液，共配30ml，取1ml 0.1mol/L Cu 溶液于
2+
10ml容量瓶中，定容得0.01mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于5ml离心管中，加入20μl
2+
0.01mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
2+ 2+
CuSO4溶于10ml蒸馏水中配制0.1mol/L Cu 溶液，共配30ml，取1ml 0.1mol/L Cu 溶液于
2+
10ml容量瓶中，定容得0.01mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于5ml离心管中，加入20μl
2+
0.01mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
[0045] 实施例6
[0046] 将16.23mg凝胶因子溶于10ml DMSO中配制10‑3mol/L凝胶因子溶液，再取出1ml凝‑5胶因子溶液于100ml容量瓶中稀释至刻度线，配制成10 mol/L凝胶因子溶液；取2ml
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.02mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.02mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.02mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.02mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
[0047] 实施例7
[0048] 将16.23mg凝胶因子溶于10ml DMSO中配制10‑3mol/L凝胶因子溶液，再取出1ml凝‑5胶因子溶液于100ml容量瓶中稀释至刻度线，配制成10 mol/L凝胶因子溶液；取4ml
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.04mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.04mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.04mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.04mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
[0049] 实施例8
[0050] 将16.23mg凝胶因子溶于10ml DMSO中配制10‑3mol/L凝胶因子溶液，再取出1ml凝‑5胶因子溶液于100ml容量瓶中稀释至刻度线，配制成10 mol/L凝胶因子溶液；取6ml
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.06mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.06mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.06mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.06mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
[0051] 实施例9
[0052] 将16.23mg凝胶因子溶于10ml DMSO中配制10‑3mol/L凝胶因子溶液，再取出1ml凝‑5胶因子溶液于100ml容量瓶中稀释至刻度线，配制成10 mol/L凝胶因子溶液；取8ml
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.08mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.08mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
2+ 2+
0.1mol/L Cu 溶液于10ml容量瓶中，定容得0.08mol/L Cu 溶液。取4ml凝胶因子溶液于
2+
5ml离心管中，加入20μl 0.08mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
[0053] 实施例10
[0054] 将16.23mg凝胶因子溶于10ml DMSO中配制10‑3mol/L凝胶因子溶液，再取出1ml凝‑5胶因子溶液于100ml容量瓶中稀释至刻度线，配制成10 mol/L凝胶因子溶液；将159mg
2+ 2+
CuSO4溶于10ml蒸馏水中配制0.1mol/L Cu 溶液，加入20μl 0.1mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
2+ 2+
CuSO4溶于10ml蒸馏水中配制0.1mol/L Cu 溶液，加入20μl 0.1mol/L Cu 溶液，摇匀后将溶液转移至荧光比色皿中测其荧光强度。
[0055] 以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。