一种吖啶酮类荧光探针的合成及其在体内外成像中的应用
发布时间：2020-11-22 03:18
吖啶酮及其衍生物是一类含氮杂环的有机化合物,具有良好的生理、药理活性,经过合理修饰后,可显著改善其水溶性和光电性能,且能与生物体内DNA、蛋白质等物质结合,是一类应用前景广泛的有机化合物。因此,本文基于吖啶酮母核,合成了一种吖啶酮衍生物—10-甲基-2-氨基吖啶酮(10-Methyl-2-Amino-Acridone,MAA),并将其应用于细胞、斑马鱼及外泌体的成像。本论文正文共两部分:第一部分:以吖啶酮为原料,通过取代和还原反应,合成了一种水溶性好且具有较好光电性能的吖啶酮衍生物(MAA)。其合成路线如下:首先,以吖啶酮为原料,在热的乙醇钾溶液中其10位上的氢易发生去质子化,随后与CH_3I在N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中发生亲核取代反应,生成10-甲基吖啶酮。其次,10-甲基吖啶酮在浓硝酸和冰醋酸混合液中,发生硝化反应,生成10-甲基-2-硝基吖啶酮。最后,10-甲基-2-硝基吖啶酮与Na_2S发生还原反应,生成目标产物10-甲基-2-氨基吖啶酮(MAA)。通过红外光谱、质谱、碳谱和氢谱对MAA进行结构表征,并进一步对其光学和电化学性质进行研究。实验结果表明:相比于吖啶酮母核,MAA的水溶性显著提高,且Stokes位移增大,其在紫外灯下呈绿色荧光。MAA荧光量子产率为49%,且荧光性能稳定。值得注意的是,MAA在近红外激发下,具有较强的双光子活性。同时,MAA在玻碳电极及其他基底电极上—如金电极、氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)电极,均有明显的电化学活性,且能与鲑鱼精DNA发生嵌合作用。此外,MAA具有可见光诱导类氧化酶活性,可以氧化TMB(3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine,TMB),使其溶液发生颜色变化。因此,MAA有望用于构建一种光电合一和可视化的生物传感装置,应用于生物医学领域。第二部分:在第一部分的研究基础上,将MAA作为一种单、双光子荧光探针,用于细胞、斑马鱼和外泌体的成像。实验结果表明:MAA具有较小的细胞毒性,良好的细胞渗透性和生物相容性,可以同时进入细胞核及细胞质。MAA能被斑马鱼以吞咽和皮肤吸收的方式摄入体内,主要聚集在头部、腹部和尾部,在单、双光子显微镜下,均可观察到绿色荧光。另外,MAA在酸性条件下,易发生质子化,能与带负电的外泌体发生静电作用,使MAA结合于外泌体上,进而实现外泌体在HepG2细胞中成像。因此,MAA作为双光子荧光探针,在生物成像领域具有潜在的应用价值。
【学位单位】：福建医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R91
【部分图文】：
A B图 1.1 吖啶酮（A）和 MAA（B）的结构式Figure 1.1 The structural formula of (A) Acridone and (B) MAA验部分实验仪器表 1.1 所用仪器及厂家Table1.1 The apparatus and manufacturers仪器 厂家相色谱仪 LC-20AP日本岛津公司谱柱（5 μm，250×10 mm）月旭科技(上海)股份有限公司紫外-可见分光光度计 日本岛津公司
精密称取 0.2105 g 中间体 1 于三颈圆底烧瓶中，加入 6 mL 99 wt%冰醋酸，并升温至 40 ℃使固体溶解，再依次滴加 2 mL 浓硝酸和 2 mL 99 wt %冰醋酸，搅拌加热至 58~62 ℃，反应 2 h，趁热倾入冰水，冷却后有金黄色固体析出。抽滤，用约 10 mL 冰水洗涤，将固体置于烘箱中，70 ℃烘干，得金黄色固体，即中间体 2。精密称取100 mg中间体2于圆底烧瓶中，加入5 mL乙醇和2.5 mL Na2S（30wt %），随后加水至 50 mL，在通入 N2条件下，加热至 130 ℃，反应 4 h。趁热倾入冰水，冷却后有棕黄色固体析出。抽滤，冰水洗涤，将固体置于烘箱中，70 ℃烘干，得棕黄色固体，即目标产物 3 粗品。进一步用制备型高效液相法分离提纯目标产物 3。色谱条件如下：以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以乙腈-超纯水溶液为流动相；检测波长为 254 nm；采用二元高压梯度洗脱模式；柱温为 35 ℃；流速为 2.000 mL/min；进样体积为200 μL，目标产物 3 的出峰时间为 9.0 min 左右。（合成路线如图 1.2）
A B图 1.3 (A) 吖啶酮（a）、中间体 1（b）、中间体 2（c）及 MAA（d）的固体颜色图片；（B）吖啶酮（a ）、中间体 1（b'）、中间体 2（c'）及 MAA（d'）的水溶液图片。Figure 1.3 (A) The photographs of acridone (a), intermediate 1 (b), intermediate 2 (and MAA solid (d); (B) The photographs of acridone (a'), intermediate 1 (bintermediate 2 (c') and MAA solution (d').1.3.1.2 吖啶酮、中间体 1、中间体 2 及 MAA 的红外光谱表征为了验证吖啶酮母核修饰上了甲基和氨基基团，本部分采用红外光谱法对合成过程中一系列产物进行表征。结果如图 1.4 所示，图 1.4-A 为吖啶酮的红外标准谱图。从图 1.4-B 可知中间体 1 在 2940 cm-1处有一个峰，这是甲基的伸缩振
【参考文献】
本文编号：2894024
【学位单位】：福建医科大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R91
【部分图文】：
A B图 1.1 吖啶酮（A）和 MAA（B）的结构式Figure 1.1 The structural formula of (A) Acridone and (B) MAA验部分实验仪器表 1.1 所用仪器及厂家Table1.1 The apparatus and manufacturers仪器 厂家相色谱仪 LC-20AP日本岛津公司谱柱（5 μm，250×10 mm）月旭科技(上海)股份有限公司紫外-可见分光光度计 日本岛津公司
精密称取 0.2105 g 中间体 1 于三颈圆底烧瓶中，加入 6 mL 99 wt%冰醋酸，并升温至 40 ℃使固体溶解，再依次滴加 2 mL 浓硝酸和 2 mL 99 wt %冰醋酸，搅拌加热至 58~62 ℃，反应 2 h，趁热倾入冰水，冷却后有金黄色固体析出。抽滤，用约 10 mL 冰水洗涤，将固体置于烘箱中，70 ℃烘干，得金黄色固体，即中间体 2。精密称取100 mg中间体2于圆底烧瓶中，加入5 mL乙醇和2.5 mL Na2S（30wt %），随后加水至 50 mL，在通入 N2条件下，加热至 130 ℃，反应 4 h。趁热倾入冰水，冷却后有棕黄色固体析出。抽滤，冰水洗涤，将固体置于烘箱中，70 ℃烘干，得棕黄色固体，即目标产物 3 粗品。进一步用制备型高效液相法分离提纯目标产物 3。色谱条件如下：以十八烷基硅烷键合硅胶为填充剂；以乙腈-超纯水溶液为流动相；检测波长为 254 nm；采用二元高压梯度洗脱模式；柱温为 35 ℃；流速为 2.000 mL/min；进样体积为200 μL，目标产物 3 的出峰时间为 9.0 min 左右。（合成路线如图 1.2）
A B图 1.3 (A) 吖啶酮（a）、中间体 1（b）、中间体 2（c）及 MAA（d）的固体颜色图片；（B）吖啶酮（a ）、中间体 1（b'）、中间体 2（c'）及 MAA（d'）的水溶液图片。Figure 1.3 (A) The photographs of acridone (a), intermediate 1 (b), intermediate 2 (and MAA solid (d); (B) The photographs of acridone (a'), intermediate 1 (bintermediate 2 (c') and MAA solution (d').1.3.1.2 吖啶酮、中间体 1、中间体 2 及 MAA 的红外光谱表征为了验证吖啶酮母核修饰上了甲基和氨基基团，本部分采用红外光谱法对合成过程中一系列产物进行表征。结果如图 1.4 所示，图 1.4-A 为吖啶酮的红外标准谱图。从图 1.4-B 可知中间体 1 在 2940 cm-1处有一个峰，这是甲基的伸缩振
【参考文献】
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5 孙伟,焦奎,刘晓云;电化学法研究蛋白质和茜素红S的相互作用[J];分析化学;2002年03期
本文编号：2894024
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