荧光染料恶唑黄的合成

5b
H
COOH
[M+]347.43， 2.65(t， J =6.10 Hz, 2H)， 3.82(s， 3H) + [M +1] 348.43 4.68(t， J =6.00 Hz， 2H)， 6.20(s， 1H) 7.34(t，J =7.80 Hz， 1H)， 7.44(t， J =7.60 Hz， 1H)， 7.58(d， J =8.00 Hz， 1H) 7.67～7.70(m， 1H)， 7.76(d， J =8.80 Hz， 1H)， 7.88～7.95(m， 2H) 8.07(d ， J=9.20 Hz ， 1H) ， 8.54(d ， J =8.00 Hz ， 1H) ， 8.73(d， J =8.80 Hz， 1H) [M++1] 453.28, 1.38(s， 9H)， 2.40～2.48(m， 2H)， 3.64(t， J =6.60 Hz， + 2H)， 3.90(s， 3H)， 4.66(t， J =6.90 Hz， 2H)， 6.29(s， 1H)， [M +2] 454.27 7.43(m， 1H)， 7.70(m， 2H)， 7.98(m， 2H)， 8.10(d， J =8.70 Hz， 1H)， 8.42(d， J =7.50 Hz， 1H）， 8.78(d， J =8.40 Hz， 1H） 2.34～2.44(m， 2H）， 3.66(t， J =6.45 Hz， 2H） ， 3.83 ( s， 3H）， 4.71(t， J =7.05 Hz， 2H）， 6.28(s， 1H） ， 7.36～7.79(m， 1H） ， 7.75～7.77(m， 2H） ， 8.82(s， 1H） ， 7.96～8.16(m， 2H）， 8.15(d， J =9.00 Hz， 1H)， 8.51（d， J =7.50 Hz， 1H)， 8.79（d， J =8.10 Hz， 1H) [M+-1]429.25， [M++1]431.21， [M++2] 432.23
表 1 化合物 1 的数据
序号 1a 1b 1c 反应时间/h 3 3 7 收率/% 96 91 92 熔点/℃ 192～194 125～127 223～225 颜色 灰白色 绿色 土黄色
反应， 反应过程用 TLC 监测， 反应进行 50,min ； 从 TLC 观察原料基本反应完全， 停止反应， 冷至室温， 加入乙醚， 过滤， 除去未反应的碳酸钾及生成的溴化 钾， 滤液减压蒸除溶剂， 残留物常压柱层析分离(展开 剂为石油醚∶乙酸乙酯=20∶1)， 得到黄色固体产物 2.91,g， 收率为 95%， 熔点为 43～45,℃． 同法合成其他 类似物， 结果如表 2 所示．
表 2 化合物 2 的数据
序号 2a 2b 2c 反应时间/h 1.0 0.5 2.0 收率/% 95 98 92
1.2
3-甲基－2- 苄巯基苯并 噁 唑对甲苯磺酸盐的 合成 向 100,mL 圆底烧瓶中加入 2–苄巯基苯并噁唑 ( 2.86,g ， 1.20,mmol ) 、 对甲苯磺酸甲酯 ( 2.66,g ， 1.40 ,mmol)、 二甲苯(20,mL)， 磁力搅拌， 在油浴中回流反 应， 反应过程用 TLC 监测； 反应 56,h 后， 从 TLC 中观 察到反应物基本反应完全， 停止反应， 冷却至室温， 静 置， 倾去清液， 残留物用绝对乙醇溶解， 再加入乙醚， 析出固体， 过滤， 直接用于下一步实验． 同法合成其他 类似物． 4-甲基-1-(3-溴丙基)喹啉溴盐(4a)的合成 将 2.50,mL(18.96,mmol)4-甲基喹啉加入 13 mL (128,mmol)的1， 3–二溴丙烷中， 室温下暗室搅拌 8 h， 反应得到白色沉淀， 用乙醚洗涤沉淀后， 在空气中干 燥， 得到灰白色固体产品 4.65,g ， 收率 71 ％ ， 熔点为 147~149,℃． 按类似方法合成化合物 4b． 化合物 4a 和 1 4b 的反应溶剂、 收率、 熔点、 MS 和 HNMR 列于表 3. 1.6
噁唑黄(YO)的合成 向 50,mL 圆底烧瓶中加入 3–甲基 2–苄巯基苯
1.4源自文库
1.5
2-苄巯基苯并噁唑的合成 向 100,mL 圆底烧瓶中加入 2.01,g 的 2–巯基噁 唑、 3,mL 的溴化苄 (0.025,mol) 、 1.71,g(12.30,mmol) 的无水碳酸钾和 30,mL 的无水甲醇， 磁力搅拌下回流
摘要：噁 唑黄(YO)菁染料是一类嵌入式荧光探针， 因未与核酸结合时不发光， 检测时无背景干扰
并将不同取代基团如 H， t-Bu， Cl 引入苯并噁 唑环， 而用于核酸标记中． 研究了噁 唑黄的制备方法， 设计合成了噁 唑黄及其衍生物 4 个化合物， 其结构通过核磁和质 同时将 Br， COOH 引入喹啉环上， 谱的确认.
4a
室温
147～149
71
4b
丙酮
回流
>286
39
表4
序号 取代基团 R X
YO 及其衍生物的相关数据
核磁(1HNMR(DMSO-db, 300 MHz), δ) 质谱(MS(cESI)) [M+-1] 395.31, [M++1] 397.31, [M+ + 3]398.28
5a
H
Br
2.44(m， 2H)， 3.64(t， J =6.45 Hz， 2H)， 3.87(s， 3H)， 4.67(t， J =7.05 Hz， 2H)， 6.30(s， 1H)， 7.40(t， J= 7.65 Hz， 2H)， 7.63～7.66(d， J =9.00 Hz， 1H)， 7.75(m， 2H)， 7.96(m， 2H)， 8.09～8.12(d， J =9.00 Hz， 1H)， 8.43～8.46(d， J =9.00 Hz， 1H)， 8.77～ 8.80(d， J =9.00 Hz， 1H)
序号 溶剂 反应温度/℃ 熔点/℃ 收率/%
73 全； 加无水乙醚析出黄色沉淀， 洗涤， 干燥， 得到黄色 固体． 同法合成其他 YO 衍生物， 结果如表４所示 .
核磁(1HNMR(D2O， 300 MHz)， δ) 质谱 MS(cESI)
表 3 化合物 4a 和化合物 4b 的相关数据
3H)， 3.43(t， J = 6.40 2.52(t， J = 6.70 Hz， 2H)， 2.89(s， CH3， Hz ， 2H) ， 5.02(t ， J.= 6.70.Hz ， 2H) ， 7.75(d ， J.= 5.10.Hz ， [M+] 264.31， 1H) ， 8.09(t ， J.= 6.90 Hz ， 1H) ， [M++1]265.31， 1H) ， 7.88(t ， J.= 7.05.Hz ， 8.29(d， J = 6.60 Hz， 1H)， 8.35(d， J = 6.60 Hz， 1H)， 8.98(d， [M++2]266.31 J = 6.30 Hz， 1H) 2.84(s， 3H)， 3.04(t， J = 6.45 Hz， 2H)， 5.08(t， J = 6.00 Hz， 1H) ， 7.82(t ， J.= 7.80.Hz ， 1H) ， [M+]216.24， 2H) ， 7.70(d ， J.= 6.00.Hz ， 8.04(t， J = 7.20 Hz， 1H)， 8.20(d， J = 8.40 Hz， 1H)， 8.31(d， [M++1]217.24 J = 8.40 Hz， 1H)， 8.98(d， J = 6.00 Hz， 1H)
天津城市建设学院学报 2009 年 第 15 卷 第 1 期
图 1 噁唑黄的合成路线
1 实验部分
1.1 试剂与仪器 所用试剂均为市售分析纯， 薄层色谱所用硅胶 (GF254 型)为青岛海洋化工有限公司产品， 柱层层析 色谱所用硅胶为青岛源博硅胶有限责任公司产品； 所 用仪器有 X-4 数字显微熔点测定仪(北京泰克仪器有 限公司)， Bruker AC-P300(300 MHz)型核磁共振仪 (TMS 为内标 ) ， 质谱仪 ESI 离子源， 荧光光谱仪为 Cary Eclitse(美国). 2－巯基苯并噁唑的合成 将 3.20,g(0.03,mol) 邻 氨 基 苯 酚 、 1.90,g(0.33 mol)氢氧化钾和 2.60,g(2.10,mL， 0.34,mol)的二硫化 碳混合加入 50,mL 的烧瓶中， 再加入 30,mL 95%的乙 醇和 4.5,mL 水， 加热回流， TLC 检测反应(展开剂为 石油醚∶乙酸乙酯＝10∶1)至反应完全； 对其进行水 汽蒸馏， 除去未反应完全的二硫化碳， 再向残留物中 加入 1.20,g 活性炭， 回流 10,min， 抽滤除去活性炭； 滤 液加热至 60~70,℃时， 加入 30,mL 60~70,℃的水， 再 加入 5 mL 的醋酸水溶液(V 醋酸∶V 水＝0.5∶1)进行 搅拌后再次抽滤， 干燥， 得固体 4.28,g． 产率为 96%， 熔点为 192~194℃． 同样的方法合成其他类似物， 结 果如表 1 所示.
1.3
并噁唑对甲苯磺酸盐(0.84,g， 2.00,mmol)、 4–甲基–1– (3–溴丙基)喹啉溴盐(0.60,g， 1.70,mmol)， 溶液呈褐
天津城市建设学院学报 谷迎春等: 荧光染料噁唑黄的合成 色， 再加入三乙胺(0.50,mL， 0.70,mmol)、 后反应液立 即变为棕黄色， 室温搅拌， TLC 检测反应至反应完
关 键 词：噁唑黄；荧光探针；衍生物；合成 中图分类号：TU617.3 文献标识码：A
文章编号：1006-6853(2009)01-0071-05
随着科学技术的进步， 尤其是价格低廉的半导体 二极管技术的发展， 荧光标记法得到了飞速发展， 已 逐步取代了具有放射性危害的同位素标记法， 成为分 子生物学和生命科学发展史上的一个里程碑． 荧光染 料标记提供了比传统的同位素辐射更实用、 更安全的 DNA 片段标记方法， 可实现测序的实时、 在线、 计算 [1-3] 机处理等 . 常用于细胞标记的荧光染料有一类是嵌入式荧 光探针． 嵌入式荧光探针与 DNA 的作用方式是以亲 噁 唑黄 和力插入 DNA 的结构中， 如噻唑橙 ( TO ) 、 (YO)系列的菁染料， 它们在未与核酸结合时不发光， 检测时无背景干扰， 这是以往染料所缺乏的 . 当与 DNA 结合后， 尤其是与 ds-DNA 结合时， 其荧光强度 增大 1,000 倍以上； 与 RNA 相结合时， 其荧光强度增 大到 3,000 倍以上． 该类染料对肿瘤细胞比对正常细 [4-5] 胞更具亲和力 ， 将在癌细胞的早期标记中得到广 泛的应用． 在生物技术研究领域中， 利用荧光染料进
收稿日期：2008-10-20；修订日期：2008-12-06 基金项目：国家自然科学基金 (20772090)；教育部科学技术重点研究项目(地方 205013)；天津科委重点项目(08JCZDJC18200) 作者简介：谷迎春（1981—） ，女，河南南阳人，天津城市建设学院助教，硕士.
72
行标记分析， 要求具有操作简便、 高稳定性、 高灵敏 度、 高选择性等特点， 因此可以认为， 菁染料将以其优 异的性能在荧光标记分析中起到重要作用[6] ． 目前， 对 TO 及其衍生物合成的研究比较多， 而对 YO 合成 的研究比较少． 传统方法一般是先将 2－巯基苯并噁 唑与碘甲烷反应， 得到 2－甲巯基苯并噁唑； 然后和 对甲苯磺酸甲酯反应得到 2－甲巯基苯并噁唑盐； 最 后和 4－甲基喹啉盐反应得到 YO[4,7]， 其中喹啉 N 上 可以被不同的氨基取代而得到 YO 的衍生物[8]. 本课题组设计合成了带有不同取代基团的 TO， 并研究了其光谱性能 [9] ；同时也用液相合成法合成 了含有羧基的 TO， 并用壳聚糖修饰， 修饰后的 TO 具 [10] 有明显的荧光增强效应 ． 由于 TO 和 YO 的结构相 似性， 文中用溴化苄对 2－巯基苯并噁唑进行苄基化， 再与 4－甲基喹啉盐反应， 设计合成了４个 YO 衍生 物， 为以后的研究工作提供必要的研究基础． 合成路 线如图 1 所示.
天津城市建设学院学报 第 15 卷 第 1 期 2009 年 3 月
Journal of Tianjin Institute of Urban Construction Vol.15 No.1 Mar. 2009
基础学科
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荧光染料噁唑黄的合成
谷迎春，费学宁
(天津城市建设学院 材料科学与工程系，天津 300384)