[发明专利]取代的咔唑-吲哚磺酸盐衍生物及其制备方法和用途

说明书

本发明属于有机化学领域，具体涉及取代的咔唑‑吲哚磺酸盐衍生物及其制备方法和用途。本发明提供了一种咔唑‑吲哚磺酸盐衍生物，其结构式如式Ⅰ所示。本发明还提供了上述咔唑‑吲哚磺酸盐衍生物的制备方法，以及该衍生物在定量检测线粒体内SO₂浓度中的用途。本发明提供的咔唑‑吲哚磺酸盐衍生物具有水溶性好、灵敏度高、毒副性小、原料简单易得、整条合成路线可操作性强、反应条件温和、总体成本较低等优势，为定量检测线粒体内SO₂提供了新的选择。

技术领域

本发明属于有机化学领域，具体涉及取代的咔唑-吲哚磺酸盐衍生物及其制备方法和用途。

背景技术

SO₂长期以来被广泛的认作是重要的大气污染物。长时间暴露在SO₂环境中不仅会遭受呼吸系统疾病，而且会导致肺癌、心血管疾病、脑神经失调等。在自然界中，SO₂通常以亚硫酸根(SO₃^2-)和亚硫酸氢根(HSO₃^-)形式存在。亚硫酸钠和亚硫酸氢钠在工业上经常被用作食品、饮料和药物的添加剂，用以防止在储存过程中氧化变质和变色等。然而一定量的亚硫酸盐和亚硫酸氢盐会导致哮喘和过敏进而导致呼吸困难、荨麻疹、胃肠道疾病等。线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所，也是细胞生成ATP的主要场所，在细胞内起着能量供应站的作用。除了为细胞供能外，线粒体还参与诸如细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程，并拥有调控细胞生长和细胞周期的能力。研究表明，线粒体内SO₂能明显减弱心肌氧耗的损伤，但细胞内非正常浓度的SO₂可能诱导癌症，心血管疾病以及神经性障碍等疾病。

作为一种优秀的检测器，荧光检测法以其高选择性、高灵敏度以及能在活细胞和组织内实时和高时空分辨率成像，广泛应用于生命科学和材料科学领域。由于线粒体具有双层膜结构，质子在线粒体内膜的迁移导致线粒体膜内外电势差可以达到-180mV。因而，一些带正电荷的化合物能进入线粒体内，相继有线粒体靶向的荧光探针的报道问世[参见：(a)S.C.Dodani,S.C.Leary,P.A.Cobine,D.R.Winge,C.J.Chang,J Am Chem Soc.,2011,133,8606；(b)Z.-P.Liu,C.-L.Zhang,Y.-C.Chen,W.-J.He,Z.-J.Guo,Chem Commun.,2012,48,8365-8367；(c)B.A.D Neto,J.R.Correa,R.G.Silva,RSC Adv.,2013,3,5291-5301；(d)N.Jiang,J.-L.Fan,T.Liu,J.-F.Cao,B.Qiao,J.-Y.Wang,Chem Commun.,2013,49,10620-10622；(e)J.-T.Hou,M.-Y.Wu,K.Li,J.Yang,K.-K.Yu,Y.-M.Xie,Chem Commun.,2014,50,8640-8643；(f)M.-Y.Wu,K.Li,Y.-H.Liu,K.-K.Yu,Y.-M.Xie,X.-D.Zhou,X.-Q.Yu,Biomaterials.,2015,53,669-678.]。然而检测线粒体内SO₂荧光染料鲜有报道[参见：(a)W.Xu,C.L.Teoh,J.-J.Peng,D.-D.Su,L.Yuan,Y.T.Chang,Biomaterials.,2015,56,1-9；(b)Y.Liu,K.Li,M.-Y.Wu,Y.-H.Liu,Y.-M.Xie,X.-Q.Yu,Chem.Commun.,2015,51,10236—10239.]。且这些探针都存在明显的缺点即水溶性差，灵敏度有待进一步提高，不利于在细胞环境中检测，限制了其进一步的生物学用途和工业用途。因此，设计合成水溶性荧光染料，用来检测线粒体内SO₂具有极其重要的意义。

发明内容

本发明要解决的第一个问题是提供一种取代的咔唑-吲哚磺酸盐衍生物，其结构式如式Ⅰ所示：