一种双核环金属铱配合物及其制备方法和应用

文档序号:10579936阅读:728来源:国知局
一种双核环金属铱配合物及其制备方法和应用
【专利摘要】本发明涉及一种双核环金属铱配合物及其制备方法和应用,它的化学结构通式为:;式中,和分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体,其相互独立地具有以下结构:、、、、、或,式中R为氢原子、烷基、烷氧基、烷硫基、烷基氨基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基氨基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烷基氨基、酰基、酰氧基、酰胺基、亚氨基或羧基;X为Cl、Br、I、PF6、BF4或(CF3SO2)2N,n和m相互独立地为1~6的整数。它是单激发双发射的磷光探针,很好地保留了两个磷光团的吸收和发光性质;有望用于磷光比率型O2传感和成像;而且具有较强的亲脂性,可用于线粒体定位。
【专利说明】
一种双核环金属铱配合物及其制备方法和应用
技术领域
[0001 ]本发明属于生物成像领域,涉及一种双核环金属铱配合物,具体涉及一种双核环 金属铱配合物及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 随着显微镜技术的发展,细胞和活体成像日益成为生命科学、化学生物学和生物 医学的常规研究手段。寻找新型的生物成像探针和材料一直以来都是细胞和活体成像最重 要的课题之一。迄今已报道的细胞和活体成像所用的发光成像剂或探针种类繁多、纷繁复 杂,从尺度上大体可分为纳米探针、大分子探针和小分子探针三类。
[0003] 小分子探针是研究最早、种类最多、使用最广的一类生物探针,按激发方式可分为 光致发光探针、化学发光探针、电化学发光探针和生物发光探针等。在生物成像中所用的主 要是光致发光探针和生物发光探针。其中过渡金属配合物磷光探针具有量子效率较高、 Stokes位移大、发光寿命较长、发光颜色可调、抗光漂白能力强等优良的光物理性质,在生 物标记和成像领域越来越受到关注和重视,已报道的可用于生物成像的有Ru(II)、〇 S(II)、 Re(I)、Rh(III)、Ir(III)、Pt(II)、Au(I)、Ag(I)、Zn(II)、Cu(I)等过渡金属的配合物,直接 或偶联不同生物活性分子(生物素、雌激素、多肽、肽核酸等)和识别基团后用于细胞成像。 在这些过渡金属配合物中,Ir(III)配合物由于良好的光热和化学稳定性、较低的细胞毒 性、配体选择和修饰的多样性以及发射光谱可调性,在生物标记和成像方面受到的关注最 多、研究最广。Ir(III)配合物较高的量子效率可以减少染料用量,降低对细胞和动物体的 毒性,提高成像的清晰度;大的Stokes位移和较长发光寿命有利于消除来自生物体的自发 光和背景焚光干扰,增加成像的灵敏度;通过对环金属Ir (III)配合物配体的修饰可以调节 发光性质、引入靶向或功能性基团,可以实现对细胞亚结构和活体靶向性和功能性成像。
[0004] 绝大多数发光化合物和材料在激发波长下发射单峰,然而某些情况下需要化合物 或材料发射两色或多色的光,如白光0LED、多重标记和荧光比率型检测中。目前已报道的双 发射探针根据其结构可以分为纳米粒子、过渡金属配合物和有机小分子三类。其中研究最 多的是双发射纳米粒子,如量子点、染料掺杂的纳米娃球和聚合物纳米粒子、上转换纳米粒 子等,已广泛用于对pH、金属离子和温度等的检测和成像中。相较于纳米材料,双发射过渡 金属配合物研究主要集中在钌(II)、Pt(II)和铱(III)配合物上。具有双发射性质的环金属 铱(III)配合物主要是通过和其他发光分子偶联构成的,而直接由纯铱(III)配合物构成的 双发射探针尚无报道。

【发明内容】

[0005] 本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种双核环金属铱配合物。
[0006] 为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种双核环金属铱配合物,它的化学 结构通式为:
[0008]
分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体,其相互独立 地具有以下结构:
[0009]

式中R为氣原子、烷基、烷氧基、焼硫基、烷基氣基、芳基、芳氧基、 芳硫基、芳基氣基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基焼硫基、芳基烷基氣基、醜基、醜氧基、醜胺 基、亚氨基或羧基;X为(:1、8厂1、??6、8?4或(0?33〇2)爪11和111相互独立地为1~6的整数。
[0010] 优化地
相互独立地

[0012] 优化地,所述X为Cl或PF6,n和m相互独立地为1~3的整数。
[0013]优化地,它的化学结构通式为:
[0015] 本发明的又一目的在于提供一种上述双核环金属铱配合物的制备方法,它包括以 下步骤:
[0016]
分别与IrCl3溶于第一混合溶剂中,进行加热回流反 应,冷却后过滤收集沉淀得
[0017]
于第二混合溶剂中,进行回流 反应,过滤旋干后过柱子
[0018]
溶于第二混合溶剂中, 进行加热回流反至溶液透明:
[0019]
进行酯化反应 即可,或者向产物中滴入NH4X溶液析出产品后过柱子即可。
[0020] 优化地,步骤(a)中,所述第一混合溶剂为乙二醇乙醚与水组成的混合溶剂;回流 温度为100~150°c,回流时间为10~15小时
与IrCl3反应冷却后减压抽滤收集沉 淀,依次用水、乙醇、丙酮分别洗涤多次:
与IrCl3反应冷却后加入过量稀盐酸,过滤 收集沉淀,依次用水、乙醇分别洗涤多次。
[0021] 优化地,所述步骤(d)中,在惰性气体条件下将

碳酸二月桂酯和4-二甲氨基吡啶溶于二甲基甲酰胺中,在室温 、 下搅拌反应10~15小时。
[0022] 优化地,所述第二混合溶剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶液。
[0023] 本发明的再一目的在于提供一种上述双核环金属铱配合物作为单激发双发射的 磷光探针在荧光细胞成像中的应用
[0024] 由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:本发明双核环金 属铱配合物由于具有特定的化学结构式,是单激发双发射的磷光探针,很好地保留了两个 磷光团的吸收和发光性质;有望用于磷光比率型〇 2传感和成像;而且具有较强的亲脂性,可 用于线粒体定位。
【附图说明】
[0025] 附图1为6-(2-苯并[b]噻吩基)菲啶(BTPhen)的合成路线:i)POCl3/PCl5SSOCl 2/ DMF ; i i) Pd (PPh3) 4/Na2C03 ; To 1 /C2H5OH/H2O ;
[0026]附图2为实施例6中的合成路线;
[0027]附图3为实施例7中的合成路线;
[0028]附图4为实施例8中的合成路线;
[0029]附图5为实施例6至实施例8中的产品在乙腈中的光谱图;
[0030]附图6为实施例8中的产品不同含量空气/氮气饱和的乙腈中的发射光谱图,激发 波长411nm(内插图显不525和705nm处的发光比率与空气含量的关系);
[0031]附图7为双发射探针IrbtphenCOOIrpbt的细胞成像图;
[0032] 附图 8 为IrbtphenCOOIrpbt 和 MitoTrackCRed 共染细胞成像图。
【具体实施方式】
[0033] 本发明双核环金属铱配合物,它的化学结构通式为:
[0035]
分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体,其相互独立 地具有以下结构: 「00361

式中R为氣原子、烷基、烷氧基、焼硫基、烷基氣基、芳基、芳氧基、 ) 芳硫基、芳基氣基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烧硫基、芳基烷基氣基、醜基、醜氧基、醜胺 基、亚氨基或羧基;X为(:1、8广1、??6、8?4或(0?33〇2)必,11和111相互独立地为1~6的整数。
[0037]
相互独立地优选为


更优选相互独立地 所述X优 t X 选为Cl或PF6。!!和m相互独立地优选为1~3的整数。
[0039] 本发明的又一目的在于提供一种上述双核环金属铱配合物的制备方法,它包括以下步 骤:(a)在将
分别与IrCl3溶于第一混合溶剂中,进行加热回流反应,冷却后过 滤收集沉淀

溶于第二混合溶剂中(第二混合溶剂优选为二氯甲烷和甲醇的混合溶 液),进行回流反应,过滤旋干后过柱子
[0040]
溶于第二混合溶剂中,进行加热回 流反至溶液透明,
进行酯化反应即可,或者向产物中滴入ΝΗ4χ溶液析出产品后过柱子即可。不同结构的产品可 参考下面实施例中的方法进行合成,下面实施例中不一一赘述不同产品的合成步骤。
[0041] 步骤(a)中,所述第一混合溶剂为乙二醇乙醚与水组成的混合溶剂;回流温度为 100~150°C,回流时间为10~15小时:
与IrCl3反应冷却后减压抽滤收集沉淀,依次 用水、乙醇、丙酮分别洗涤多次;
与IrCl3反应冷却后加入过量稀盐酸,过滤收集沉
淀,依次用水、乙醇分别洗涤多次;制得纯度较高的产品,不需要经进一步纯化和表征直接 投下一步。
[0042]所述步骤(d)中,在惰性气体条件 碳酸二月桂酯和4-二甲氨基吡啶溶于二甲基甲酰胺中,在室温下搅拌反应10~15小时,以 获得产率和纯度较高的产品。
[0043]下面将结合附图实施例对本发明进行进一步说明。
[0044] 实施例1
[0045] 本实施例提供6-氯菲啶(结构式为 的合成路线,如图1所示,具体 为:
[0046] 将6 (5H)-菲啶酮(5 · 1 lg,26 · 2mmol)和五氯化磷(6 · 12g,29 · 4mmol)置于 250ml 单口 烧瓶中,加入50ml三氯氧磷,氮气保护下100°C回流2小时;冷却至室温,加入50ml甲苯稀释 反应液,然后将过量的三氯氧磷旋去大部分,残余液体缓慢倒入2mol/L的氨水中,析出的固 体用100ml乙酸乙酯提取3次;水洗、无水硫酸镁干燥后旋干得到5. lg浅黄色产品。所得粗品 经硅胶柱层析(EA:PE = 2:3,v/v,下同)分离得4.93g黄色片状固体,产率88.1 %,如图1所 不。
[0047] 实施例2
[0048] 本实施例也提供6-氯菲啶(结构式为 > 的合成路线,具体为:
[0049] 氮气保护下,6(5H)_菲啶酮(7.68g,39.3mmol)在20ml SOCh中(0.5ml DMF作催化 剂)85°C回流3小时;反应结束后,真空旋干过量的S0C12。加入二氯甲烷溶解残留固体,用饱 和的碳酸氢钠溶液洗涤三次后干燥旋干上硅胶柱;以DCM:PE = 2:1为洗脱剂淋洗柱子分离 出第二个组分得浅黄色片状固体5 · 49g,产率65 · 3% AC-MS:m/z (M+)calcd 213 · 0,found 213·0</Η NMR(400MHz,CDC3)S8.60((1,J = 8.3Hz,lH),8.55-8.45(m,2H),8.09(dd,J = 8.1, 1.0Hz,lH),7.90(ddd ,J = 8.3,7.1,1.3Hz,lH),7.79-7.65(m,3H)〇
[0050] 实施例3
[0051] 本实施例提供6-(2-苯并[b]噻吩基)菲啶(BTPhen,结构式为: 的合
成路线,具体为:
[0052] 在氮气保护的250ml三口烧瓶中加入6-氯菲啶(5.16g,24. lmmol)、2-苯并噻吩硼 酸(6· 56g,36· 9mmol)、Pd(PPh3)4( 1 ·47g,1 · 27mmol)和无水碳酸钠(5· 17g,48· 78mol),依次 加入24ml水、40ml无水乙醇和80ml甲苯,搅拌均匀后氮气置换三次;然后在90 °C下搅拌回流 12小时;反应结束后冷却至室温,分出甲苯层,水相用100ml二氯甲烷萃取三次合并至甲苯 相;旋干后经硅胶柱层析(DCM: PE = 1:1)分离得到6.84g白色细针状晶体,产率91.0%。6(:-MS:m/z([M-H] + )calcd 310.1,found 310·1</Η 匪R(400MHz,CDCl3)S8.70(d,J = 8.3Hz, 1H) ,8.65(d,J = 8.3Hz,lH) ,8.59(d,J = 7.8Hz,lH) ,8.24(dd,J = 8.2,1.0Hz,lH) ,7.97-7.84(111,4!1),7.80-7.64(111,3!1),7.47-7.37(111,2!1)。13(:匪1?(101]\〇^,〇0(:13)3154.19, 143.79,142.76,140.88,140.16,133.78,130.90,130.54,129.13,128.15,127.72,127.52, 126.17,125.31,124.95,124.66,124.42,123.82,122.58,122.41,122.08,77.48,77.16, 76.84,如图1所示。
[0053] 实施例4
[0054] 本实施例提供四(6-(2-苯并噻吩基)菲啶)(μ-二氯)合二铱(III)([Ir(btphen) 2C12]2)氯桥二聚体的合成路线,具体为:
[0055] BTPhen(2.02g,6.49mmol)和IrCl3 · 3H2〇(l .09g,3.09mmol)溶于30ml乙二醇乙酿 和20ml水的混合溶剂中,加热到120°C回流12小时;冷却后减压抽滤收集沉淀,依次用水、乙 醇、丙酮各洗涤三次;真空烘干得到暗红色粉末2.47g,产率94.3% ;产品未经进一步纯化和 表征直接投下一步。
[0056] 实施例5
[0057] 本实施例提供四(2-苯基苯并[d]噻唑)(μ_二氯)合二铱(IlD^aMpbthMy-Cl )2)氯桥二聚体的合成路线 ,具体为:
[0058] 在 N2 保护下,将 29.28g PBT 160mmol)和 25g IrCl3 · 3H2〇 (70mmo 1)置于三口烧瓶中,用630ml乙二醇乙醚和水(3:2)的混合溶剂溶解,油浴加热120°C 反应过夜;溶液变成红色后终止反应,冷至室温;将溶液倒入到足量lmol/L的盐酸中,过滤 出沉淀;依次用去离子水、乙醇清洗固体三次得深红色粉末28g,产率58.5% ;产品未经进一 步纯化和表征直接用于后续反应。
[0059] 实施例6
[0060] 氯化双(6-(2-苯并[b]噻吩基)菲啶)(4-(3-羧丙基)-2,2'_联吡啶)合铱(III) (Ir (btphen)2(BpyC00H))的合成路线,具体为:
[0061 ]将473 · 2mg BpyCOOH · NH4C1 · HC1 (1 · 42mmol,BpyC00H为
和 988 · 7mg实施例4中的[Ir (btphen)2]2(y-Cl )2(0 · 584mmol)、758 · 4mg NaC〇3(7 · 16mmol)混 合,溶于40ml二氯甲烷和甲醇的等体积混合溶剂中,氮气保护下回流过夜溶液变为澄清的 红色。过滤旋干后将所得固体进行硅胶柱(洗脱剂:DCM-DCM :CH30H = 2:1梯度洗脱)分离, 得0 · 803g深红色粉末,产率63 · 0% iSI-TOF-MS:m/z([Μ-Cl ] + )calcd 1055 · 2065,found 1055.2036.1H NMR(400MHz,CDC13)S9.38(td,J = 5.3,2.4Hz,2H),8.6h8.48(m,3H),8.45 (d,J = 4.7Hz,1H),8· 31(d,J = 5.9Hz,2H),8.25(d,J = 8.3Hz,2H),7.99-7.90(m,4H) ,7.85 (dd,J = 8.0,3.6Hz,2H),7.32-7.21(m,4H),7.14(ddt,J=11.2,10.0,5.3Hz,5H),6.79-6.68(m,3H), 6.64( td,J = 8.2,1.0Hz,3H) ,2.66 (dd,J= 16.7,9.3Hz,2H) ,2.24( t,J = 7.2Hz,2H),1.82-1.68(m,2H).13C NMR(101MHz,CDC13)Sl75.96,175.61,167.78,167.75, 159.19,158.73,156.39,155.93,155.59,155.27,154.87,152.13,148.91,148.86,146.50, 146.30,145.49,145.44,143.54,143.48,143.43,140.40,138.47,138.45,137.00,133.54, 133.45,133.38,128.87,128.75,128.26,128.08,127.83,127.32,126.96,126.83,126.74, 126.64,125.31,125.18,124.73,124.54,124.40,124.09,123.94,123.89,123.61,122.69, 122.59,122.52,122.02,121.35,121.31,34.58,33.84,25.49,如图 2所示。
[0062] 实施例7
[0063] 氯化双(2-苯基苯并[d]噻唑)(4-甲基-4'-羟甲基-2,2'-联吡啶)合铱(III) (Ir (pbt)2(hmbpy))的合成路线,具体为:
[0064] 500mg 4-甲基-4'-羟甲基-2,2'-联吡啶(2.50mmol)和 1.62g[Ir(pbt)2]2(y-Cl)2 (1.25mmo 1)溶于50ml二氯甲烷和甲醇的等体积混合溶液中,60°C下回流至溶液透明。所得 产品经硅胶柱(洗脱剂:CH3CN:DCM = 2:1)分离后得1.49g橙红色晶体,产率70.2%<^31_ TOF-MS:m/z([M-Cl]+)calcd 813.1334found 813.1345.1H 匪R(400MHz,CDC13)S9.13(s, 1H),8.69(s,lH),7.91-7.82(m,4H),7.82-7.75(m,2H),7.40-7.31(m,3H),7.26(d,J= 5.6Hz,lH),7.17-7.11(m,lH),7.06(tdd ,J = 7.7,4.5,3.1Hz,3H),6.84(tt ,J = 7.5,1.2Hz, 2H) ,6.38(dd, J=12.3,7.7Hz,2H) ,6.20(dd,J=13.4,8.4Hz,2H) ,4.94(dd,J = 32.5, 16.4Hz,2H),2.61(s,3H).13C 匪R(101MHz,CDC13)δ180·97,156.51,152.83,150.79, 149.37,149.15,140.14,133.36,132.04,131.23,128.79,128.24,126.88,126.54,125.94, 123.45,122.98,117.68,21.52,如图 3所示。
[0065] 实施例8
[0066] 双核环金属铱配合物(IrbtphenCOOIrpbt,双发射探针)的合成路线,具体为:
[0067]惰性气体保护下,将 Ir (pbt) 2 (hmbpy )(565.8mg,66.7ymo l)、Ir(btphen)2 (bpyCOOH) (742 · 5mg,68 · Ιμπιο 1)与DCC(碳酸二月桂酯,154 · 2mg,747μπιο 1)、DMAP (4-二甲氨 基吡啶,29.5mg,241μπιο1)混合,溶于10ml无水DMF中,室温下搅拌反应12小时。反应结束后 滴入10ml饱和NH4PF 6溶液,析出产品。将滤出的固体经硅胶柱(洗脱剂:DCM(5 % TEA) -DCM: CH30H = 5 :1 (5 % TEA)梯度洗脱)分离得红色粉末681 · 6mg,产率47 · 7 % iSI-TOF-MS: m/z ([M-2PF6-C56H37IrN402S2] + )calcd 797.1385, found 797.1364;m/z([M-2PF6-C37H24IrN4S2] + )calcd 1069.2222,found 1069.2178,如图 4所示。
[0068] 实验例1
[0069] 将实施例6、7和8中的产品分别进行发射光谱和吸收光谱:Ir(btphen)2(bpyC00H) (1)、Ir(pbt)2(hmbpy) (2)和双发射探针IrbtphenC00Irpbt(3)的吸收光谱和发射光谱分别 在乙腈(UPLC级,ACR0S)中测量。荧光量子效率以Ru(bpy)32+的空气饱和乙腈溶液(Φ = 0.062[23])为参比测定。量子效率计算公式如下:
[0071] 其中,sam和ref分别表示待测Ir(III)配合物样品和参比化合物Ru(bpy)32+,φ、1、 A和η分别表示量子效率、积分发射强度、激发波长下对应的吸光度和溶剂的折射率。测定时 应使两种溶液的浓度相等。测量发射光谱时,所有溶液都事先鼓氮气半小时以到达氮气饱 和除去溶解的氧,并在测试过程中保持密闭。
[0072] Ir(btphen)2(bpyC00H) ( 1 )、Ir(pbt)2(hmbpy) (2)和双发射探针 IrbtphenC00Irpbt(3)在乙腈中的吸收和发光谱如图5和图6所示,数据见表1。3个配合物在 波长小于400nm范围内都具有很强的吸收带,这应该归属于配体分子内的电荷转移(ILCT) 和配体间的电荷转移(LLCT)。由于BTPhen配体比PBT配体的π共辄结构要大,所以在该区域 内 Ir(btphen)2(bpyC00H)的吸收也要强于Ir(pbt)2(hmbpy)。11"(1^卩11611)2(^卩5^00!1)在450 ~600nm和11'(口131:)2(1111^口5〇在400~50〇111]1波长范围内的弱吸收带是铱(111)配合物典型的 金属到配体的电荷转移(MLCT)吸收带。显然,1+2(即Ir(btphen)2(bpy⑶0H)与Ir(pbt)2 (hmbpy)的混合物)的吸收基本上是两个配合物的叠加,而两者偶联成的探针 IrbtphenCOOIrpbt吸收却与之有些不同,吸收强度整体要弱于1+2的混合物。由于Ir(pbt)2 (hmbpy)的MLCT吸收带非常弱,对应区域Ir(btphen)2(bpyC00H)却具有很强的π-!!*吸收,所 以IrbtphenCOOIrpbt可以看到明显的Ir(btphen)2(bpyC00H)特征性MLCT吸收带,但不应忽 略11'(口131:)2(1111^口5〇对应的此0'吸收带并未消失。
[0073] Ir(btphen)2(bpyC00H)和Ir(pbt)2(hmbpy)分别发射近红外光和黄光,其中 Ir (pbt)2(hmbpy)具有527和563nm两个发射峰,与文献中报道的同主配体Ir(III)配合物相 似,对应金属到C~N和N~N配体的3MLCT跃迀;而Ir(btphen)2(bpyC00H)只观察到一个发射 峰,为金属到低能量的C~N配体的跃迀。41 lnm激发下,IrbtphenCOOIrpbt在黄光区的发射要 低于11'化131:)2(1111^口7),而在近红外区域的发射略高于11'(1^口11611)2(^口7〇)0!〇,说明两个磷 光团间存在一定的能量转移。两个磷光团的发光强度和量子效率具有很大差别,Ir(pbt) 2 (hmbpy)磷光效率很高,C>em为37.8% ;而近红外发光的Ir(btphen)2(bpyC00H)发光量子效 率只有4.0%。这对单激发双发射探针的应用带来了某些不利。但Ir(pbt) 2(hmbpy)激发态 能量较高且配体屏蔽作用较小,发光强度对〇2敏感性要远大于11*(1^?11611)2(^?7〇)0!〇。基于 此,双发射探针Irbtphen⑶OIrpbt有望用作发光比率型的0 2传感探针。为此,我们测量了 IrbtphenCOOIrpbt在不同空气含量的乙腈溶液中的发光。结果显示随着乙腈中空气含量的 增加,IrbtphenCOOIrpbt在黄光区的发射强度急剧降低,下降93% ;在近红外区发光降低了 88%。空气含量低于60%时,1525/1705(525和705nm处的发光强度比)随空气含量满足 Stern-Volmer 关系。
[0074] 实验例2
[0075] 亲脂性测定:Ir(btphen)2(bpy⑶OH) (1)、Ir(pbt)2(hmbpy) (2)和双发射探针 IrbtphenC00Irpbt(3)的亲脂性用正辛醇-水分配系数即LogPo/w表征,采用传统的摇瓶法在 正辛醇-PBS(pH 7.4)体系中测定。PBS和正辛醇在振荡器上剧烈振荡24小时使两相充分混 合,静置24小时得到正辛醇饱和的PBS相(w相)和PBS饱和的正辛醇相(〇相)。将过量的待测 化合物溶于正辛醇相,剧烈摇晃24小时得到饱和溶液,浓度定义为Co。取适量的此饱和溶液 和等体积的PBS相混合,剧烈振荡24小时是待测物在两相中分配平衡。此时正辛醇相中化合 物浓度为Co'。正辛醇-水分配系数LogPo/w可根据公式:1^^。/?=1<^[(:。'/((^。-(:。')]计算。 化合物浓度采用焚光分光光度计测量,11'(口131:)2(1111^。5〇和11'1^。1161^001印131: :6141111111, em 526;Ir(btphen)2(bpyC00H):ex 504nm,em 708nm。此实验平行进行三次获得均值Mean 和标准偏差SD,结果表示为Mean 土 SD。
[0076] 细胞毒性MTT实验:Ir(btphen)2(bpy⑶0H)、Ir(pbt)2(hmbpy)和双发射探针 IrbtphenCOOIrpbt对HeLa细胞的毒性通过MTT实验测定。指数生长期HeLa细胞接种在 Corning 96孔板上,密度约1 X 104细胞/孔,37°C、5%⑶2条件下在含10%FBS和1 %双抗的 DMEM培养基中培养24小时。小心弃去培养基,灭过菌的roS漂洗三遍,每孔中加入lml含100 ~3.13μΜ的上述3种配合物的DMEM/FBS培养基,继续培养24小时。对照孔加入lml不含化合 物的DMEM/FBS培养基。而后每孔中加入200μ1 MTT的roS溶液(5mg/ml)并孵育4小时。吸弃 MTT溶液后,每孔加入150μ1 DMS0,在37°C水浴锅中孵育15分钟。在PerkinEmler Victor X4 酶标仪上测量每孔的0D490。以对照孔为100%细胞存活率用SPSS18软件计算IC50。每个化 合物测定三次确定平均值Mean和标准偏差SD。
[0077]我们用摇瓶法测定了三个配合物在正辛醇-PBS体系中亲脂性,结果见表1 dr (btphen)2(bpyC00H)和Ir(pbt)2(hmbpy)偶联成酯后亲脂性明显加强,尽管偶联后所带电荷 增多。MTT法测定的IC 5Q显示随着配合物亲脂性的增加,其细胞毒性也在增强。结果显示 IrbtphenCOOIrpbt 具有较强的毒性,IC5q 为 30 · 2 ± 2 · 9μΜ。
[0078] 表1各配合物的光物理性质及亲脂性和细胞毒性数据汇总
[0079]
[0080] 实验例3
[0081 ] 细胞染色成像实验:HeLa细胞以1~2 Χ104细胞/皿的密度接种在35mm Corning细 胞培养皿中,37 °C、5%C02条件下培养24小时后,用含IrbtphenCOOIrpbt (20μΜ)或 IrbtphenC00Irpbt(10yM)/Mit〇Tmcker?Red RM(200nM)的DMEM/FBS培养基染色30分钟。吸 弃染色培养基,PBS洗涤三次后于新鲜培养基中在Nikon A1R激光共聚焦显微镜下用40倍镜 头分别用FITC通道和Cy5通道观察拍照。
[0082] 鉴于Irbtphen⑶OIrpbt具有较强的细胞毒性,用ΙΟμΜ的浓度染色HeLa细胞半小 时,然后拿到激光共聚焦荧光显微镜下观察。结果显示,和单电荷阳离子型Ir(III)配合物 类似,双电荷的IrbtphenCOOIrpbt也能很容易的进入细胞并分布于细胞浆中,主要集中在 核周围区域但没有进入细胞核。
[0083] IrbtphenCOOIrpbt具有多电荷和较强亲脂性等线粒体定位探针的属性,细胞成像 结果也显示其在细胞浆内具有线粒体特征性的点状分布。我们将其和线粒体靶向染料Mi to Tr:acker?_Red共染细胞以确定IrbtphenCOOIrpbt是否定位于线粒体。用488nm激发收集FITC 通道和Cy5通道图像,两通道显示的都是IrbtphenCOOIrpbt的成像;用561nm激发收集Cy5通 道图像,此图像包含了 Irbtphen⑶OIrpbt近红外部分的发光和MitoTracker^ Red的发光。 488nm激发的FITC通道和561nm激发的Cy5通道发光区域能较好地重叠在一起,说明 IrbtphenCOOIrpbt主要布局于线粒体中(如图7和图8所示)。
[0084] 通过将黄光Ir(III)配合物Ir(pbt)2(hmbpy)和近红外发光Ir(III)配合物Ir (btphen)2(bpyC00H)偶联获得了单激发双发射的磷光探针IrbtphenCOOIrpbt。光谱表征发 现该探针很好地保留了两个磷光团的吸收和发光性质。〇2敏感性发射光谱表明在低氧含量 下,1525/1705发光强度比与〇2分压成线性相关,符合Stern-Volmer关系,有望用于磷光比 率型0 2传感和成像。利用摇瓶法测定了其在正辛醇-水体系中的分配系数,表明 IrbtphenCOOIrpbt具有较强的亲脂性。MTT分析显示出该探针对HeLa细胞具有较强的毒性, IC50为30.2 ± 2.9μΜ。细胞染色实验证实了该探针能够进入细胞并分布于胞浆核周围区域。 与线粒体革G向性染料Mi toTrackgr? Red共染成像显示IrbtphenCOOIrpbt在胞衆中主要定位 于线粒体。综上,我们初步获得了具有〇2传感性和线粒体定位的单激发双发射磷光探针。 [0085]上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人 士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明 精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种双核环金属铱配合物,其特征在于,它的化学结构通式为:,-? 式中:分别为以C、N原子为配位原子的双齿配体,其相互独立地具 有以下结构:R R4中R为氣原子、烷基、烷氧基、焼硫基、烷基氣基、芳基、芳氧 基、芳硫基、芳基氣基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基焼硫基、芳基烷基氣基、醜基、醜氧基、醜 胺基、亚氨基或羧基;X为(:1、8厂1、??6、8?4或(0?33〇2)爪11和111相互独立地为1~6的整数。2. 根据权利要求1所述的双核环金属铱配合物,其特征在于:所述和:^^: 相互独立地y3. 根据权利要求2所述的双核环金属铱配合物,其特征在于:所述 相互独立地爻4. 根据权利要求1所述的双核环金属铱配合物,其特征在于:所述X为Cl或PF6,n和m相互 独立地为1~3的整数。5. 根据权利要求1所述的双核环金属铱配合物,其特征在于,它的化学结构通式为:6. -种权利要求1至5中任一所述双核环金属铱配合物的制备方法,其特征在于,它包 括以下步骤: (a)在将:分别与IrCl3溶于第一混合溶剂中,进行加热回流反应,冷却 后过滤收集沉淀令(b对溶于第二混合溶剂中,进行回流反应, 过滤旋干后过柱子:(c) )于第二混合溶剂中,进行 加热回流反至溶液透明,过柱子猬 .·、,· ?.... (d) 彳进行酯化反应即可, 或者向产物中滴入ΝΗ4Χ溶液析出产品后过柱子即可。7. 根据权利要求6所述双核环金属铱配合物的制备方法,其特征在于:步骤(a)中,所述 第一混合溶剂为乙二醇乙醚与水组成的混合溶剂;回流温度为100~150°C,回流时间为10~ 15小时;|^1|:1与&(:13反应冷却后减压抽滤收集沉淀,依次用水、乙醇、丙酮分别洗涤多 次;:€^1^与IrCl3 S应冷却后加 Λ?量:稀&酸,?滤收集沉淀,依次用水、1醇分别洗涤 多次。8. 根据权利要求6所述双核环金属铱配合物的制备方法,其特征在于:所述步骤(d)中, 在惰性气体条件下、碳酸二月 桂酯和4-二甲氨基吡啶溶于二甲基甲酰胺中,在室温下搅拌反应10~15小时。9. 根据权利要求6所述双核环金属铱配合物的制备方法,其特征在于:所述第二混合溶 剂为二氯甲烷和甲醇的混合溶液。10. 权利要求1至5中任一所述双核环金属铱配合物作为单激发双发射的磷光探针在荧 光细胞成像中的应用。
【文档编号】G01N21/64GK105949246SQ201610531906
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】刘扬, 张庆庆, 周明
【申请人】苏州纳凯科技有限公司
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