[发明专利]2-(2-吡啶基)-8-磺酰氨基喹啉衍生物、其合成方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及2-(2-吡啶基)-8-磺酰氨基喹啉衍生物，本发明还涉及该化合物的 合成方法，本发明还涉及该化合物质用于在溶液中金属离子的荧光检测和在细 胞中金属离子的显微荧光成像检测。

背景技术

金属离子在各种体系的普遍存在及其重要性决定了金属离子的检测是一 项经常性的重要工作。因此，有必要建立各种各样的金属离子检测方法适应多 种多样的需求。金属离子对生命的影响越来越清楚地得到了认识，金属离子荧 光分子探针在其中发挥了不可替代的作用。自1987年6-甲氧基-8-对甲苯磺酰胺 基喹啉(TSQ)被应用于生物组织切片中Zn²⁺的荧光成像检测以来，以8-氨基喹 啉为母体开发的生物金属离子检测荧光化合物得到了快速发展。人们研究该类 化合物的各种衍生物与金属离子的结合性质及其光谱变化等，并通过改善其水 溶性和膜渗透性、增大激发和发射波长等、逐步完善其作为金属离子荧光检测 试剂的性能。(Chem.Rev.2009，109，4780-4827；化学进展，2008，20，1945-1950)。

目前，已报道的8-氨基喹啉衍生物金属离子荧光分子探针主要是磺酰胺基 喹啉衍生物，金属离子络合后导致探针分子内氢键被破坏，荧光强度增加。最 近，我们发现8-羧酰胺基喹啉识别锌离子时不仅荧光强度显著增加，而且荧光 最大发射波长显著红移，可以作为比例荧光分子探针。并且，该探针可用于细 胞内的锌离子显微荧光成像(Org.Lett.2008，10，473-476)。尽管该探针与TSQ相 比，许多性能得到了改善，但其最大吸收波长仍在紫外光区。人们在设计、合 成生物样品荧光探针时，希望探针的激发和发射波长在可见广区，甚至更长， 有助于减少生物背景荧光的干扰。但目前报道的以8-氨基喹啉为母体合成的荧 光分子探针很难使其激发波长进入可见光去。(Chem.Asian J.2007，2， 338-348)。

发明内容

本发明的要解决的技术问题在于提供一种2-(2-吡啶基)-8-磺酰氨基喹啉衍 生物，该物质能够改善探针分子的金属离子结合性能、光谱性能。本发明的要 解决的第二个技术问题在于提供一种该衍生物的合成方法。本发明的要解决的 第三个技术问题是提供几种该衍生物用于金属离子的荧光检测方法。

本发明的2-(2-吡啶基)-8-磺酰氨基喹啉衍生物结构具有如下结构通式：

式中：

R为氢，卤素，氨基，氰基，吡啶，苯，羧酸及其C1～C6的脂肪醇酯， 羧酸C1～C6的酰胺，C1～C6烃基，C1～C6烃基氧基，含卤素、N和O杂原 子取代的C1～C6的烃基。R为不同的取代基时，对化合物作为荧光分子探针 使用的性能影响不明显。

A为C1～C12的烷基；含卤素、N和O等杂原子取代的C1～C12的烷基； 苯、萘类芳基；C1～C12烷基、羧基、羧酸酯、羧酰胺、腈基、硝基、氨基、 卤素取代的苯基；噻吩、吡啶、呋喃类杂环芳香基团。

在上述分子中，2-(2-吡啶基)通过单键与喹啉基团连接。由于单键在正常情 况下可自由旋转，因此，吡啶环与喹啉环可能不在同一个平面上。当有金属离 子与该化合物结合时，吡啶上的氮原子和喹啉上的氮原子同时与金属离子配位， 使吡啶环与喹啉环固定在同一个平面上，形成更大的共轭体系。与此同时，喹 啉8-位的酰氨基去质子化，并参与金属离子配位。酰氨基的去质子化，使8-酰 氨基喹啉的分子内氢键被破坏，导致该荧光分子探针的荧光强度显著增强。另 外，酰胺上氢原子的离去使得8位氮原子的给电子能力增强；再加上喹啉氮原 子和吡啶氮原子上的电子对向金属离子配位进一步加剧了分子内电子转移；同 时还有共轭体系的扩大。这一系列因素协同作用的结果是荧光分子探针的金属 离子配合物比探针分子本身的吸收和发射波长显著红移。

本发明2-(2-吡啶基)-8-磺酰氨基喹啉衍生物是以2-(2-吡啶基)-8-氨基喹啉为 母体，与磺化试剂反应得到。以下是其中的一种合成方法：

将100mg(0.45mmol)的2-吡啶-8-氨基喹啉和357mg(4.52mmol)的吡 啶溶于10mL二氯甲烷中，冰浴下滴加105mg(0.54mmol)对甲基苯磺酰氯 的二氯甲烷5mL溶液，于室温下放置过夜。将反应溶液旋干，硅胶柱色谱分离， 得产物102mg。