[发明专利]一种检测谷胱甘肽的荧光探针及其制备方法与使用方法

说明书

技术领域

本发明属于生物检测技术领域，具体涉及一种作为谷胱甘肽荧光探针材料使用的萘酰亚胺-苯亚砜衍生物及其制备方法与使用方法。

背景技术

谷胱甘肽(Glutathione，GSH)是由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成的三肽分子，是人体中含量最多的含巯基氨基酸。在生命体内，谷胱甘肽对维持细胞内氧化还原平衡、外源物质的新陈代谢、细胞内信号转换和基因调节等起着重要的作用。细胞内谷胱甘肽浓度的异常将导致一系列生理疾病，例如白细胞缺失、银屑病、肝损伤、癌症和艾滋病等(参见L.A.Herzenberg,S.C.De Rosa,J.G.Dubs等,Glutathione deficiency is associated with impaired survival in HIV disease，Proc.Natl.Acad.Sci.USA.,1997,94：1967-1972)。因此，定量、实时地监测生物体内谷胱甘肽的含量一直是生物化学和化学生物学的研究热点。

荧光检测法由于其优秀的检测灵敏度和选择性，并能实现对生物样品的实时、在线检测而受到研究者的广泛关注。萘酰亚胺类荧光分子因其具有良好的光稳定性、高摩尔消光系数和量子产率等独特优点而成为该方法最重要的荧光母体之一，在多种待测分子的荧光检测中得到了广泛的应用。

目前已开发的用于检测谷胱甘肽的小分子荧光探针主要基于巯基与2,4-二硝基苯磺酰氨基或是2,4-二硝基苯璜酰酯基之间的特异性化学反应而设计的。当存在谷胱甘肽的条件下，探针分子中的2,4-二硝基苯磺酰氨基或是2,4-二硝基苯璜酰酯基能被谷胱甘肽中的巯基取代，原2,4-二硝基苯磺酰氨基或是2,4-二硝基苯璜酰酯基发生离去而导致探针分子的荧光性质发生变化，从而实现对谷胱甘肽的特异性设别。

然而，已报道的谷胱甘肽探针大多数受到生物体内同样含有巯基的氨基酸，如：半胱氨酸(Cysteine，Cys)和高半胱氨酸(Homocysteine，Hcy)的干扰(参见J.Bouffard,Y.Kim,T.M.Swager等，A Highly Selective Fluorescent Probe for Thiol Bioimaging，Org.Lett.,2008,10：37-40；X.-D.Jiang,J.Zhang,X.Shao等，A selective fluorescent turn-on NIR probe for cysteine，Org.Biomol.Chem.,2012,10：1966-1968)，难以实现其在复杂的生物体内进行谷胱甘肽的特异性检测。因此亟须一种新颖的、具有良好生物稳定性的且能实现优秀特异性响应的用于生物体内谷胱甘肽检测的荧光探针。

发明内容

为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明旨在提供一种来自萘酰亚胺和苯亚砜的用于检测谷胱甘肽的荧光探针及其制备方法和使用方法。

本发明的核心在于利用1,8-萘酰亚胺构筑经典的ICT体系，并在4-位引入苯亚砜部分，调控探针分子的ICT效应。当无谷胱甘肽的存在下，由于4-位苯亚砜的强吸电子效应导致探针分子无荧光发射；而当存在谷胱甘肽的条件下，苯亚砜部分能被谷胱甘肽取代，进而发生从4-位硫原子(来自谷胱甘肽)到1,8-萘酰亚胺的分子内电子转移，而该ICT效应使得探针分子发射出强荧光。通过上述方案，获得了高度谷胱甘肽特异性的“关-开”型的荧光响应，大大提高了检测的选择性和灵敏度。

首先，为了达到上述目的，本发明提供了一种如式(I)所示的萘酰亚胺-苯亚砜衍生物。

式(I)中，n为0～18的原子数；R₁为氢，或甲基，或乙基，或异丙基，或氟；R₂为甲基，或羟基，或羧基，或磺酸基，或(三苯基)磷基，或中的任何一种。

式(I)所示化合物具体为式(II)所示化合物(Nap-G)，

上述探针的制备方法包括下列步骤：

步骤一：在惰性气氛下，式(III)所示4-溴-1，8-萘二甲酸酐与氨基化合物在醇中反应得到式(IV)所示取代的4-溴-1，8-萘酰亚胺。

式(IV)中，n为0～18的原子数，R₂为甲基，或羟基，或羧基，或磺酸基，或(三苯基)磷基，或中的任何一种。

步骤二：在惰性气氛下，在碱存在下，式(IV)所示化合物与式(V)所示化合物在醇中反应得到式(VI)所示取代的4-苯硫酚基-1，8-萘酰亚胺。