一种均三嗪衍生物及该衍生物的制备方法及该衍生物在对胸腺嘧啶识别中的应用

摘要

本发明公开了一种均三嗪衍生物，在均三嗪环上的2，4，6位分别连接有亲水基团，荧光活性基团和助溶基团；本发明还公开了该衍生物的制备方法。本发明的均三嗪衍生物可以与胸腺嘧啶形成二氢键复合物，在形成二氢键复合物的同时能够在荧光光谱上产生一个新的荧光发射峰，并且该荧光发射峰会随着胸腺嘧啶的浓度变化产生相应的变化，以此为信号本发明的均三嗪衍生物可以对胸腺嘧啶进行分子识别。采用本发明均三嗪衍生物对胸腺嘧啶的识别方法，提高了对胸腺嘧啶识别的准确性，使识别方法的效果更加的明显和直观。

说明书

技术领域

本发明涉及一种三嗪衍生物，特别是一种均三嗪衍生物，还涉及一种该衍生物的制备方法，属于有机合成技术领域；同时本发明涉及一种该三嗪衍生物在对胸腺嘧啶的识别中的应用，属于分子识别技术领域。

背景技术

新型的发光受体分子，研究其对核酸碱基的选择性识别不仅有助于了解生物体内分子作用和转化的机理，同时对发展新的生物分子检测方法和研制新药等都具有重要意义。氢键是一种重要的分子间作用力，在生物化学和分子药理学研究中，尤其在生物大分子的三维结构中起着重要的作用。近年来，借助氢键的形成，设计制作人工受体分子在对胸腺嘧啶进行识别方面取得了一定进展。具体方法列举如下：

1)文献Supramolecular Science，5，405-410，1998公开了：HiroyukiAsanuma等人合成的受体分子PVDAT与胸腺嘧啶或尿嘧啶通过氢键形成的复合物A，该复合物A的结构如下式所示：

式中，R为氢时，化合物(a)为尿嘧啶；R为甲基时，化合物(a)为胸腺嘧啶。上述的复合物A通过核磁手段作了证明，如图1所示，随胸腺嘧啶浓度增加，胸腺嘧啶中的亚胺基上的质子信号向低场移动，而胸腺嘧啶中的次甲基上的质子信号不随胸腺嘧啶浓度的增加而变化。

2)文献Chemistry Letters，720-721，2001公开了：Noboru Kitamura等人利用一个铰链型分子(b)与N-丁基胸腺嘧啶(BT)通过氢键形成复合物B，如下式所示：

复合物B的吸收光谱如图2所示，可以看出随N-丁基胸腺嘧啶浓度增加，复合物B在328nm处的吸收峰减弱并伴随着在331nm处的一个新峰的渐起，而且可以看到两个等吸收点326nm和330nm；复合物B的荧光光谱的变化如图3所示，可以看出随N-丁基胸腺嘧啶浓度增加复合物B在320-360nm间的荧光峰逐渐淬灭。从吸收峰的红移和荧光强度的减弱证实N-丁基胸腺嘧啶与化合物(b)发生的三氢键复合。

3)文献高等学校化学学报，(1)37-39，2003公开了：聂丽华等人合成出的受体分子CMTDP通过氢键作用与胸腺嘧啶形成复合物C，其分子结构如下所示：

式中，(c)为胸腺嘧啶，通过荧光光谱的淬灭证明复合物C的形成，其荧光光谱如图4所示，随胸腺嘧啶浓度的增大，CMTDP在568nm处的荧光强度逐渐降低，同时在511nm处出现等发射点，表明两者形成了1∶1的氢键缔合物。

综上所述，到目前为止对胸腺嘧啶的识别一直是以主体化合物的核磁化学位移偏离或主体化合物的荧光淬灭的方法来进行，采用这些方法对胸腺嘧啶识别的效果不明显、不直观，而且识别的准确性较差。其中荧光光谱的表现形式为当氢键复合物形成的同时伴随着主体化合物荧光强度的淬灭，但荧光发射峰的峰位没有明显的改变。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够识别胸腺嘧啶的均三嗪衍生物。

本发明还提供了一种该均三嗪取代物的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种该均三嗪衍生物在对胸腺嘧啶识别中的应用。

为了实现以上目的，本发明的均三嗪衍生物所采用的技术方案是：具有通式(I)的均三嗪衍生物：

其中R₁代表具有亲水作用的通式(II)基团；

R₂为助溶基团，代表C₄～C₁₈直链烷基取代基，所述的C₄～C₁₈直链烷基取代基为正丁基，正戊基，正辛基，正癸基，正十二烷基，正十三烷基或者正十八烷基；R₃为荧光活性基团，代表萘基或者取代萘基。所述的R₄代表氢或者C₁～C₄烷基取代基，所述的C₁～C₄烷基取代基为甲基，乙基，丙基，异丙基，正丁基或者异丁基。

所述的R₄优选为氢。

所述的R₂优选为正辛基。

所述的R₃优选为萘基。

所述的均三嗪衍生物优选为式(III)化合物：

该式(III)化合物为：4-(1-萘基)-6-正辛基-2-氨基-1，3，5-三嗪(AONT)。

本发明均三嗪衍生物的制备方法如下：以2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪为原料，首先与格氏试剂反应引入助溶基团；再与硼酸试剂反应引入荧光活性基团；然后与氨试剂反应引入亲水基团得到具有通式(I)的均三嗪衍生物。所述的格式试剂为R₂基团取代的溴化镁；所述的硼酸试剂为R₃取代的硼酸；所述的氨试剂为具有R₁基团的胺或氨的水溶液。

所述的均三嗪衍生物优选为4-(1-萘基)-6-正辛基-2-氨基-1，3，5-三嗪，所述的格氏试剂为正辛基溴化镁，所述的硼酸试剂为1-萘硼酸，所述的氨试剂为氨水。

本发明均三嗪衍生物在对胸腺嘧啶识别的应用为：所述均三嗪衍生物与胸腺嘧啶相互作用后，在荧光光谱上产生新的荧光发射峰，以此为信号对胸腺嘧啶进行识别。

所述新的荧光发射峰的强度随所述胸腺嘧啶浓度的变化而发生相应的变化。

本发明均三嗪衍生物优选的化合物4-(1-萘基)-6-正辛基-2-氨基-1，3，5-三嗪(AONT)的合成步骤为：

①以2，4，6-三氯-1，3，5-三嗪(d)为原料，在正辛基溴化镁作用下，生成产物2，4-二氯-6-正辛基-1，3，5-三嗪(e)；

②步骤①的产物在1-萘基硼酸的作用下，生成产物2-氯-4-(1-萘基)-6-正辛基-1，3，5-三嗪(f)；

③步骤②的产物在氨水作用下，生成产物目标产物AONT。

上述合成的路线如下所示：

由于AONT分子中均三嗪环上的多个电负性氮原子可用于氢键受体，在均三嗪环上引入的氨基可以作为氢键给体，因此胸腺嘧啶可以与其通过二氢键形成复合物D，该复合物D的结构如下所示：

复合物D发生电子转移产生互变异构E，其过程如下所示：

利用荧光发射光谱对上述整个过程进行监测，首先对未加入胸腺嘧啶的AONT氯仿溶液进行荧光检测得到荧光发射峰；随着胸腺嘧啶不断的加入AONT氯仿溶液中，在荧光光谱上产生一个新的荧光发射峰，该新的荧光发射峰的峰位波长要大于原荧光发射峰的峰位波长，而且随着胸腺嘧啶浓度的增加，原荧光发射峰的强度降低，新的荧光发射峰的强度升高，以此为信号对胸腺嘧啶进行分子识别。

本发明的均三嗪衍生物，在均三嗪环上引入的萘基具有荧光活性，作为荧光活性基团，在AONT与胸腺嘧啶相互作用时产生新的荧光发射峰，并且凸显了其强度和峰位以便观测，使得本发明识别方法的效果更加的明显和直观。在均三嗪环上引入的正辛基起到了助溶的作用，提高AONT分子在氯仿中的溶解度，以便进行荧光检测。

采用本发明AONT对胸腺嘧啶识别方法，识别信号较为明显，胸腺嘧啶的浓度仅仅会对新荧光发射峰的强度造成影响，但不会影响新荧光发射峰的峰位，因此该识别方法具有较高的准确性和选择性。

附图说明

图1为本发明背景技术中复合物A的核磁共振氢谱变化图；

图2为本发明背景技术中复合物B的吸收光谱图；

图3为本发明背景技术中复合物B的荧光光谱图；

图4为本发明背景技术中复合物C的荧光光谱图；

图5为本发明的化合物AONT对胸腺嘧啶识别的荧光光谱图；

图6为本发明的中间体(e)的核磁共振氢谱图；

图7为本发明的中间体(e)的核磁共振碳谱图；

图8为本发明的中间体(e)的质谱图；

图9为本发明的中间体(f)的核磁共振氢谱图；

图10为本发明的中间体(f)的核磁共振碳谱图；

图11为本发明的中间体(f)的质谱图；

图12为本发明的化合物AONT的核磁共振氢谱图；

图13为本发明的化合物AONT的核磁共振碳谱图；

图14为本发明的化合物AONT的质谱图；

图15为本发明的化合物AONT的高分辨质谱图；

图16为本发明的化合物AONT的红外谱图。

具体实施方式

实施例1 AONT的合成：

1)中间体(e)的合成：

在100mL二口烧瓶中，加入Mg屑0.26g，加入25mL无水乙醚，油浴升温回流；Ar气保护下加入少量的I₂，溶液呈棕色；然后滴加1.4mL C₈H₁₇Br，棕色消失，保持回流1小时制得格氏试剂。

在100mL schlenk烧瓶中加入化合物(d)1.00g，加入无水DCM 30mL，搅拌；控制温度-70℃，将制得的格氏试剂快速滴加入schlenk烧瓶，保持-70℃2小时，然后缓慢升至室温搅拌过夜，溶液颜色变为棕红色；加几滴水淬灭反应，有固体物析出；2％ HCl洗涤反应液，CHCl₃萃取水相三次，合并有机相，水洗三次，MgSO₄干燥，得粗品1.95g，洗脱剂CHCl₃：HEX＝1：3过柱后得中间体(e)0.66g(淡黄色液体)，产率46％。对中间体(e)的波谱分析如图6-8所示，¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ 2.88(t，J＝7.8Hz，2H)，1.81(qn，J＝7.5Hz，2H)，1.37-1.26(m，10H)，0.87(t，J＝6.4Hz，3H)；¹³C NMR(100MHz，CDCl₃)δ 184.29，171.66，38.67，31.75，29.15，29.03，27.49，22.60，14.05；MS(CI)：m/z calcd for C11H₁₇Cl₂N₃[M]⁺：261.08，found：262.07[M+H]⁺，226.10[M⁺-Cl]。

2)中间体(f)的合成：

在25mL schlenk烧瓶中加入上述合成的中间体(e)0.1709g，1-萘硼酸0.1122g，三苯基磷氯化钯0.0189g，K₂CO₃ 0.2715g，Ar气置换10分钟后，开启搅拌；油浴加热，控制温度80-90℃，保持5小时，TLC板分析，原料点消失，停止反应；CHCl₃萃取反应液三次，合并有机相，水洗三次，MgSO₄干燥，过滤，去除溶剂，得到粗品0.2271g，洗脱剂CHCl₃：HEX＝1：4过柱分离得到中间体(f)0.0946g(淡黄色液体)，产率41％。对中间体(f)的波谱分析如图9-11所示，¹H NMR δ 8.97(d，J＝8.8Hz，1H)，8.40(d，d，J＝7.2Hz，1H)，8.07(d，J＝8.0Hz，1H)，7.94(d，J＝8.4Hz，1H)，7.65-7.55(m，3H)，3.01(t，J＝7.6Hz，2H)，1.93(qn，J＝7.6Hz，2H)，1.46(qn，J＝7.1Hz，2H)，1.40-1.25(m，8H)，0.88(t，J＝6.8Hz，3H)；¹³C NMR δ 182.11，175.41，171.18，134.15，133.49，131.63，130.99，128.84，127.77，126.34，125.49，125.02，39.05，31.82，29.34，29.15，27.70，22.64，14.06；MS(CI)：m/z calcdfor C₂₁H₂₄ClN₃[M]⁺：353.17，found：353.17；318.22[M⁺-Cl]；268.11[M⁺-C₆H₁₃]。

3)最终产物AONT的合成：

在10mL烧瓶中加入上述合成的中间体(f)0.0805g，THF15mL，搅拌溶解，再加入氨水15mL，室温搅拌过夜；TLC板分析，原料点消失，停止反应；CHCl₃萃取反应液三次，合并有机相，水洗四次，MgSO₄干燥，过滤，去除溶剂，得到粗品0.0964g，洗脱剂CHCl₃：HEX＝1：4过柱分离得到产物(AONT)：0.0559g，产率73％。对最终产物AONT的波谱分析如图12-16所示，Mp：72-73℃.¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ 8.67(d，J＝8.0Hz，1H)，8.07(d，d，J＝7.2Hz，1H)，7.98(d，J＝8.4Hz，1H)，7.90(d，d，J＝7.4Hz，1H)，7.58-7.50(m，3H)，5.81(s，2H)，2.80(t，J＝7.6Hz，2H)，1.87(qn，J＝7.6Hz，2H)，1.48-1.24(m，10H)，0.88(t，J＝6.8Hz，3H)；¹³C NMR δ 179.39，174.39，165.91，134.02，133.79，131.77.130.75，129.46，128.57，127.05，126.07，125.65，125.04，38.87，31.83，29.48，29.39，29.19，27.79.22.66，14.11；MS(EI)：m/z calcdfor C₂₁H₂₆N₄[M]⁺：334.2157，found：334.13；249.01[M⁺-C₆H₁₃]。HRMS(TOF)：335.2231[M+H]⁺.IR(KBr)：3319(N-H)；2852，2923C-H)cm^-1。

实施例2

化合物AONT对胸腺嘧啶的识别实验：

①仪器名称与型号：荧光光谱仪Fluoro SENS-9000。

②药品试剂：4-(1-萘基)-6-正辛基-2-氨基-1，3，5-三嗪(AONT)，通过本发明的制备方法合成；胸腺嘧啶(97wt％)为Alfa Aesar公司产品；氯仿为市售分析纯产品，使用前用CaH₂蒸馏以除去其中微量的水和酸。

③实验方法和步骤：

称取3.3mg的AONT加入10mL容量瓶中，然后加入分析纯的氯仿至标定刻度配置成AONT溶液备用，其浓度为1.0×10^-3mol/L；称取1.3mg的胸腺嘧啶加入50ml容量瓶中，然后加入分析纯的氯仿至标定刻度配置成胸腺嘧啶溶液备用，其浓度为2.0×10^-4mol/L。

实验的分组如下：

(1)在石英比色皿中加入30μL的AONT溶液，再加入3mL氯仿，摇匀，然后在荧光光谱仪上测其荧光；

(2)在石英比色皿中加入30μL的AONT溶液，再加入150μL胸腺嘧啶溶液，最后加入2.85mL的氯仿，摇匀，然后在荧光光谱仪上测其荧光；

(3)在石英比色皿中加入30μL的AONT溶液，再加入300μL胸腺嘧啶溶液，最后加入2.7mL的氯仿，摇匀，然后在荧光光谱仪上测其荧光；

(4)在石英比色皿中加入30μL的AONT溶液，再加入750μL胸腺嘧啶溶液，最后加入2.25mL的氯仿，摇匀，然后在荧光光谱仪上测其荧光；

(5)在石英比色皿中加入30μL的AONT溶液，再加入1.5mL胸腺嘧啶溶液，最后加入1.5mL的氯仿，摇匀，然后在荧光光谱仪上测其荧光。

④实验结果：

上述实验各分组的荧光光谱如图5所示，在未加入胸腺嘧啶的情况下，AONT的氯仿溶液荧光发射峰值388nm处，加入胸腺嘧啶后，在长波方向上434nm处产生一新的荧光发射峰，并且随胸腺嘧啶的浓度增加，新峰的发射强度显著增强，以此为信号对胸腺嘧啶进行识别，采用本发明的方法对胸腺嘧啶识别具有较高的选择性和选择性。