一种喹啉环联恶唑酮环化合物、制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于荧光探针领域，具体涉及一种新型喹啉环联恶唑酮环化合物 1-(2,8-双（三氟甲基）喹啉-4-基）-5, 6, 7,8_四氢-3H-恶唑并[3, 4-a]吡啶-3酮、制 备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 近年来，基于喹啉结构的新型荧光探针成为近年来光功能材料的研究热点之一 (J. Org. Chem. 2012, 77, 8294-8302)。荧光探针具有敏感性高、选择性好、响应时间短、易于 直接观测等优点，可以在一些特殊的应用体系和生物活性物质的检测等方面发挥重要作 用。2015年，杨弋教授首创了一种可监测单细胞和活体动物代谢状态的新型荧光探针，并筛 选到一个高效的抗癌化合物，揭示了其机制（Cell. Metab. 2015. 5. 777-789)。
[0003] 1978年Karl-Heinz Scholz et.教授首次用氯气参与的，通过取代反应、消除 反应两步反应构建恶唑-2_酮化合物（Karl-Heinz Scholz et..4-〇xazolin_2-〇nes and Process Therefor[P]·US patent:4130563， 1978-12-19)， 1989 年 Winton D. Jones et.教授也尝试用氰酸钾参与的方法来构建喹啉基恶唑-2-酮环类化合物 (ffinton D.Quinolyloxazole-2-ones Useful as Proteinkinase Inhibitors [P].US patent:4886811，1989-12-12)。但现有合成方法都存在反应条件苛刻、操作复杂、污染环境 等缺陷，使得到新的喹啉基恶唑-2-酮环结构的化合物很困难。
【发明内容】
[0004] 为了克服现有技术中的上述缺陷，本发明提出了一种喹啉环联恶唑酮环化合物、 制备方法和应用，该制备方法路线短，操作简单，具有反应条件温和，高收率，环保等特点。
[0005] 本发明提出了一种喹啉环联恶唑酮环化合物的制备方法，包括以下步骤：（1)将 式（A)所示的化合物甲氟喹溶于第一反应溶剂中，再加入三乙胺进行反应，得到式（B)所示 的化合物；（2)将所述式（B)所示的化合物溶于第二反应溶剂中，加入戴斯-马丁氧化剂进 行反应，得到式（C)所示的化合物；（3)将所述式（C)所示的化合物溶于第三反应溶剂中， 再加入氢氧化钠溶液进行反应，得到如式（D)所示所述的喹啉环联恶唑酮环化合物，反应 过程如下路线（a)所示：
[0006]
[0007] 路线（a)。
[0008] 更具体地，本发明的喹啉环联恶唑酮环化合物可以采用下列方法合成：将甲氟喹 溶于第一反应溶剂二氯甲烷溶液中，室温下再加入二碳酸二叔丁酯、三乙胺室温搅拌下，反 应完全后，得到式（B)所示的化合物。然后，取一定量的式（B)所示的化合物溶于第二反应 溶剂二氯甲烷中，冰浴下加入戴斯-马丁氧化剂，温度缓慢升至室温，继续搅拌，反应完全 后，得到式（C)所示的化合物。最后，取一定量的式（C)所示化合物溶于乙醇中，室温下加 入氢氧化钠溶液，室温搅拌，反应完全后，得到如式（D)所示的最终目标产物。本发明化合 物的制备方法可用以下合成路线（a'）表示：
[0010]路线（a，）。
[0011] 其中，所述步骤（1)中，所述第一反应溶剂为二氯甲烷。
[0012] 其中，所述步骤（1)中，所述甲氟喹与三乙胺的摩尔比为甲氟喹：三乙胺= 1:1. 05〇
[0013] 其中，所述步骤（2)中，所述第二反应溶剂为二氯甲烷。
[0014] 其中，所述步骤（2)中，所述式（B)所示的化合物与戴斯-马丁氧化剂的摩尔比为 式B所示的化合物：戴斯-马丁氧化剂=1:1. 5。
[0015] 其中，所述步骤（2)中，是在冰浴条件下加入所述戴斯-马丁氧化剂。
[0016] 其中，所述步骤（3)中，所述第三反应溶剂为乙醇。
[0017] 其中，所述步骤（3)中，所述式（C)所示的化合物与氢氧化钠的摩尔比为式（C)所 示的化合物：氢氧化钠=1:1. 5。
[0018] 其中，步骤（1)的反应时间以使反应充分为佳。优选地，反应时间为5-15小时。更 优选地反应时间为9小时。
[0019] 其中，步骤（2)的反应时间以使反应充分为佳。优选地，反应时间为3-8小时。更 优选地反应时间为6小时。
[0020] 其中，步骤（3)的反应时间以使反应充分为佳。优选地，反应时间为4-12小时。更 优选地，反应时间为8小时。
[0021] 本发明还提出了一种喹啉环联恶唑酮环化合物，其中，所述喹啉环联恶唑酮环化 合物为1-(2,8-双（三氟甲基）喹啉-4-基）-5, 6, 7, 8-四氢-3H-恶唑并[3, 4-a]吡啶-3 酮，其具有刚性共辄体系，且含有喹啉环联恶唑酮环的荧光发色团，其结构式如式（D)所 示：
[0022]
[0023] 本发明还提出的式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物由本发明的制备方法合 成。
[0024] 本发明还提出了式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物作为荧光发色团中的应 用。
[0025] 采用稀溶液比较法测量式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物的荧光量子产率， 具体根据Crosby方法，方程式（I)如下所示：
[0027] 其中，.为所测样品的发光量子产率，η为所用溶剂的折射率，D为发光积分面积，A 为激发波长位置的吸光值，L为光程（实验所用均为Icm)。下标r代表标准参照物，下标s代 表样品。本发明中，测定化合物D的量子产率所采用的标准参照物为硫酸喹啉，0.1mol *L 1 的硫酸水溶液中其荧光量子产率为〇. 546 ( λ ex= 345nm)。式（D)所示的喹啉环联恶唑酮 环化合物在二氯甲烷中的吸收和发射光谱如下图9所示，其最大吸收峰在367nm，发射峰出 现在467nm，其Stoke位移较宽，其在甲苯中的总的荧光量子产率为46 %。
[0028] 本发明式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物的光谱学性质和溶剂的极性有着 密切的联系（如图10和图11所示）。选用甲醇、二氯甲烷、甲苯和正己烷四种极性依次减 小的溶剂来测定它的吸收光谱和发射光谱。式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物在甲 醇、二氯甲烷和甲苯中的吸收光谱没有太大变化，主要吸收峰有370nm，但是在溶剂极性较 小的正己烷中的能看到363nm和380nm两个吸收峰。式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合 物在二氯甲烷、甲苯和正己烷四种极性依次减小的溶剂中的发射光谱发生了明显的蓝移， 在二氯甲烷和甲苯溶剂中的发射峰分别是470nm、450nm，在正己烷溶剂中的发射峰420nm 和400nm。在甲醇溶剂中，甲醇分子可能和式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物分子内 的五元恶唑酮环形成氢键减弱整个分子的共辄程度，影响整个分子的平面结构，所以式（D) 所示的喹啉环联恶唑酮环化合物的荧光大大减弱。
[0029] 本发明还提出了式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物作为细胞探针在细胞中 呈蓝色荧光成像从而检测活细胞的应用，其中，该细胞探针固体也可发光。
[0030] 本发明还提出了式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物在细胞荧光成像方面的 应用。本发明选取胃癌细胞株MGC-803为研究对象，将Iml悬浮细胞（2万/ml)接种于24 孔板中，37°C、5% 0)2过夜培养。弃去培养液，加入用不含血清的1640稀释的式（D)所示 的喹啉环联恶唑酮环化合物（30uM)0. 5ml，37°C、5% CO2孵育lh。随后弃去培养基，PBS清 洗2-3遍。最后加入0.5ml PBS，倒置荧光显微镜下观察，最终得到细胞蓝色荧光成像的图 12。
[0031] 本发明的有益效果在于，本发明制备喹啉环联恶唑酮环化合物的方法路线短，操 作简单，具有反应条件温和，高原子经济性，高收率，环保等特点；制备得到的喹啉环联恶唑 酮环化合物量子产率较高，固体可发光，Stock位移宽。
【附图说明】
[0032] 图1实施例1制备的式⑶所示的化合物的1H NMR示意图。
[0033] 图2实施例1制备的式⑶所示的化合物的13C NMR示意图。
[0034] 图3实施例2制备的式（C)所示的化合物的1H NMR示意图。
[0035] 图4实施例2制备的式（C)所示的化合物的13C NMR示意图。
[0036] 图5实施例3制备的式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物的1H NMR示意图。
[0037] 图6实施例3制备的式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物的13C NMR示意图。
[0038] 图7实施例3制备的式⑶所示的喹啉环联恶唑酮环化合物的高分辨示意图。
[0039] 图8实施例3制备的式⑶所示的喹啉环联恶唑酮环化合物的单晶衍射示意图。
[0040] 图9实施例3制备的式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物在二氯甲烷中的吸收 和发射光谱。
[0041] 图10实施例3制备的式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物在不同极性溶剂中 的紫外-可见吸收光谱。
[0042] 图11实施例3制备的式（D)所示的喹啉环联恶唑酮环化合物在不同极性溶剂中 的发射光谱。
[0043] 图12实施例3制备的式⑶所示的喹啉环联恶唑酮环化合物在MGC-803细胞株 上染色结果。
【具体实施方式】
[0044] 结合以下具体实施例，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限 于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优 点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、 试剂、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发 明没有特别限制内容。
[0045] 本发明提出的新的喹啉环联恶唑酮环化合物是通过以下制备方法得到，其反应路 线具体为：用甲氟喹的二氯甲烷溶液中加入二碳酸二叔丁酯、三乙胺室温搅拌下得到第一 步产物。然后，取一定量的第一步产物溶于二氯甲烷中，冰浴下加入戴斯-马丁氧化剂，温 度慢慢升至室温，继续搅拌，得到第二步产物。最后，取一定量的第二步产物溶于乙醇中，加 入氢氧化钠溶液固体，室温搅拌，得到最终目标产物。
[0046] 实施例1
[0047]
[0048] 将反应式（i)中的式（A)所示的化合物甲氟喹（I. 00g，2. 64mmol)溶于二氯甲烷 中，加入三乙胺（0. 61g, 2. 78mmol)，二碳酸二叔丁酯（0. 32g，3. 17mmol,)，室温下搅拌过 夜。反应9小时后，向反应液中加入IOmL 10%的柠檬酸，用30mL乙醚萃取三次，然后用水 洗，合并有机相，无水硫酸钠干燥。旋干有机相，用正庚烷重结晶，得到1.25g式（B)所示的 白色固体化合物，收率为95 %。
[0049] 1H NMR(400MHz, CDCl3) δ 8. 59 (d, J = 8. 4Hz, 1H), 8. 14 (d, J = 7. IHz ,1H), 8. 02 (s, 1H), 7. 72 (t, 1H) , 5. 83 - 5. 70 (m, 1H), 4. 35 - 4. 19 (m, 1H), 3. 89 -3. 74 (m, I Η) , 3. 40 (br, 1Η) , 3. 27 - 3. 14 (m, 1Η) , 1.96 - 1. 8 3 (m, 1Η)