一种AIE分子及其合成方法与流程

本发明aie材料合成领域，涉及aie分子及其合成方法。
背景技术：
：体外诊断(invitrodiagnosis，ivd)是指通过血液、体液、组织等生物样本进行检测而获取诊断信息，进而判断机体疾病或功能。对生物样本的快速、灵敏和定量检测是目前体外诊断发展的方向。基于免疫层析试纸条的生物医学检测，因其具有快速、简便、直观、成本低等优势在疾病的早期诊断、预防等方面产生巨大社会效益和经济效益。免疫层析试纸技术(immunochromatographicassay，ica)是基于抗原-抗体特异免疫学反应和层析反应的原理，标记了抗体的指示剂会特异性识别与结合如尿样、血样或是唾液等生物样本中的特定待测物，且在试纸条检测区域滞留与显色，并可结合读数仪进行定量检测，达到快速、准确地检测待测物的目的。现有技术中，通常采用胶体金作为指示剂及有机染料分子的荧光纳米粒子作为指示剂。胶体金在早孕检测、食品安全、环境、农药残留领域得到了应用。但是，胶体金的检出准确度和检测灵敏度均较低，因此，只能用于定性或者对准确度要求不高的定量检测领域。有机染料分子的荧光纳米粒子相对于胶体金指示剂在检出准确度和检测灵敏度上有所提高，但是在传染类疾病、感染类疾病等有较高要求的领域仍然受限。究其原因在于，机染料在稀溶液状态下的荧光性能良好，但这些化合物在薄膜状态或者高浓度状态下，存在聚集诱导淬灭(aggregation-causedquenching，acq)的缺陷。acq严重限制了有机染料在免疫层析试纸方面的应用，在使用过程中浓度过高会发生淬灭，但浓度过低又会导致荧光信号较弱、背景信号干扰严重等问题，因此不得不花费大量时间去找一个平衡值。聚集诱导发光(aggregation-inducedemission，aie)材料的问世，根本地解决了传统荧光材料在实际应用中出现acq的弊端，使人们对有机发光材料的认识转向一个全新的高度。相对于传统有机荧光染料，aie材料在荧光检测、生物成像等方面展现了一些显著优势：在聚集态下的高发光效率使其随着浓度升高而荧光强度逐渐增强，间接降低了背景信号的干扰，可实现高对比度的荧光检测；其光稳定性好，可有效解决光漂白；可修饰性强，可用于设计具有响应能力的荧光指示剂。现有的aie分子通常四苯乙烯类aie衍生物、噻咯类aie衍生物、1,4-均二苯乙烯类aie衍生物、五元杂环类aie衍生物、有机硼类aie衍生物。用于标记蛋白质时候，不能直接标记在蛋白质上，需要首先制成纳米粒子，再标记在特异性蛋白上。而aie纳米粒子如下存在以下几个问题：1、纳米粒子在生物体内难以代谢，会长时间存在于生物体内。使得起难以用于生物体内肿瘤细胞等的标记；2、由小分子aie材料制成aie纳米粒子需要额外的合成步骤，会导致成本升高，不利于产业化的推广；3、与纯的小分子aie材料相比，纳米粒子尺寸的均一性较差。相同浓度条件下，纳米粒子的重复性和显色灵敏度均低于小分子aie材料。基于此，亟需一种能够直接标记在蛋白质上的aie分子结构，已解决现有技术中的问题。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种aie分子结构，不需要制成纳米粒子，能够直接将aie化合物标记在特异性蛋白上形成的检测试剂。本发明公开了一种aie分子结构，以d-π-a结构为基础的带有羧基的aie分子结构，及其盐或水合物或螯合物。进一步地，所述aie分子结构为通式(i)所示的化合物及其所有可能的异构体或其盐或水合物或螯合物：其中，r1采用如下结构或其衍生物中至少一种：进一步地，本发明公开了通式(i)化合物的优选化合物：及上述化合物所有可能的异构体、或上述化合物及其所有可能的异构体的盐、或上述化合物及其所有可能的异构体的水合物。进一步地，本发明的还公开了由通式(i)所述化合物及上述化合物所有可能的异构体、或上述化合物及其所有可能的异构体的盐、或上述化合物及其所有可能的异构体的水合物中至少一种组成的组合物。本发明公开的通式(i)所述化合物所需盐形式通过本领域已知的合适方法制备，包括用有机碱处理游离酸、无机碱处理游离酸。进一步地，所述无机碱包括钠、钾、钙、锌、镁、铜、锰、铁的氧化物、氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐等及氨等一种或多种混合物；所述有机碱包括尿素、氨基酸、有机胺等含有氨基、亚氨基的有机物。进一步地，本发明还公开了通式(i)所述化合物的合成方法，包括如下步骤：步骤1，反应制备产品，在氩气保护下向干燥乙腈中加入通式(ii)所述的化合物、乙酸铵；加热回流12h；通式(ii)结构如下：步骤2，产品提纯，将步骤1反应后得到的混合物过滤，将滤液浓缩后利用硅胶层析法纯化即可得到通式(i)所述化合物。进一步地，本发明还公开了所述aie分子直接特异性蛋白的方法，包括如下步骤：步骤1，羧基的活化：将所述aie分子与n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)于dmso中反应2～3h制备aie-nhs，洗涤后冻存备用；步骤2，取被测抗体分散在pbs缓冲液中，加入aie-nhs并在被测抗体的活性适宜温度下孵育1-2h，用1％牛血清蛋白(bsa)封闭，得aie分子直接连接抗体的复合物。进一步地，本发明还公开了通式(1)化合物的用途：用于直接标记特异性蛋白后进行检测，所述特异性蛋白包括但不限于细菌或病毒的特异性抗体、细菌或病毒的特异性抗原、肿瘤特征蛋白。本发明的有益效果在于：1、提供一种新的aie分子，带有羧基，无需制备成纳米颗粒就能够直接标记在特异性蛋白上；2、用于冠状病毒检测试剂，检出限低，准确度高。附图说明图1本发明检出限测试图；图2本发明抗体与aie分子有效配比测试图；图3本发明所述化合物a1的1hnmr谱图；图4本发明所述化合物a1的13cnmr谱图；图5本发明所述化合物a1的hrms谱图；图6本发明所述化合物a1的紫外-可见吸收光谱；图7本发明所述化合物a1的plspectra谱图；图8本发明所述化合物a2的1hnmr谱图；图9本发明所述化合物a2的13cnmr谱图；图10本发明所述化合物a2的maldi-tof谱图；图11本发明所述化合物a7的1hnmr谱图；图12本发明所述化合物a7的13cnmr谱图；图13本发明所述化合物a7的maldi-tof谱图；图14本发明所述化合物a7的紫外-可见吸收光谱；图15本发明所述化合物a7的plspectra谱图；具体实施方式下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术实施例，而不能以此来限制本发明的保护范围。选取r1为如下结构则通式(i)所述化合物a结构如下：通式(ii)所述化合物b结构如下：中间产物通式(ii)所述化合物b1合成步骤如下：在氩气保护下将化合物c1(657mg,1.63mmol)、化合物d(223mg,1.48mmol)、pd(pph3)4(11.5mg,0.01mmol)、k2co3(552mg,4mmol)和tbab(32mg,0.1mmol)在甲苯(20ml)和水(2ml)的混合物中加热回流24h；化合物c1与化合物d按照如下反应方程式发生反应，生成化合物b1：分液，取水相用二氯甲烷洗涤2-3次,使用na2so4干燥，硅胶柱层析法纯化得化合物b1。通式(i)所述化合物a1合成步骤如下：步骤1，反应制备产品，在氩气保护下向干燥乙腈中加入化合物b1、化合物e、乙酸铵；加热回流12h；化合物e分子结构如下：步骤2，产品提纯，将步骤1反应后得到的混合物过滤，将滤液浓缩后利用硅胶层析法纯化即可得到通式(i)所述化合物。反应按照如下反应方程式进行：化合物a1检测如下：1hnmr谱图(见附图3)：1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ(ppm):8.01(d,j＝7.8hz,1h),7.91(m,3h),7.79(d,j＝8.5hz,2h),7.69(d,j＝8.5hz,2h),7.65–7.38(m,6h),7.16(d,j＝9.0hz,2h),6.92(d,j＝9.0hz,2h),6.72(d,j＝9.0hz,2h),4.74(s,2h),3.72(s,3h).13cnmr(101mhz,dmso)δ(ppm):193.48,167.82,166.87,156.43,149.79,142.91,142.74,140.07,135.39,134.23,132.12,131.20,130.93,129.67,129.13,128.16,127.56,127.28,127.19,126.96,126.87,126.63,123.94,121.06,118.46,115.45,55.72,47.79.hrms(esi+):calcd.for[c35h26n2o4s2+h+]603.1407,found603.1408.13cnmr谱图见附图4；hrms谱图见附图5；由上述可知，按照本发明所公开的方法，可以制备化合物a1。由紫外-可见吸收光谱(附图6)：可知化合物a1在波长为454nm的光线下有吸收峰。(abs(max)＝454nm)由plspectra谱图(附图7)：可知化合物a1在波长为623nm处有荧光。(pl(max)＝623nm)由附图1-2可知，化合物a1具备aie分子的发光特性。本发明还公开了通式(i)所述化合物a1标记新型冠状病毒抗原的方法，包括如下步骤：步骤1，羧基的活化：将通式(i)所述化合物a1与n-羟基琥珀酰亚胺(nhs)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(edc)于dmso中反应2-3h制备aie-nhs，洗涤后冻存备用；步骤2，取2.5μg2019-ncov新型冠状病毒igg抗体分散在100μlpbs缓冲液中，加(200eq的aie-nhs于37℃孵育1～2h，用1％牛血清蛋白(bsa)封闭，得aie连接igg抗体的复合物aie-igg。以上制备的复合物aie-igg在激发光照射下发出光信号，所述的激发光的波长为300-800nm，照射功率是10-300mw/cm2。并且aie-igg在层析试纸上的荧光强度远远强于稀溶液中荧光强度。利用上述特性，将所述试剂用于2019-ncov新型冠状病毒的检测。为了说明本发明所公开的化合物a1的应用的有益效果，特利用化合物a1制备的将得aie连接igg抗体的复合物aie-igg制成测试试纸，具体制作方法为普通的夹心法。并用相应的抗原蛋白进行检测，可见能够显色。检出限(检出精度)测试：将实施例1制备的是测试试纸分别用不同量的待测抗原(2019-ncov新型冠状病毒抗原)进行测试，得到如下数据：表1检出限测试表通过上述测试可知，本发明实施例1的在待测抗原(2019-ncov新型冠状病毒抗原)加入量为1ng时仍然能够被检出。抗体与aie分子配比的选取设置对比例，与实施例1制备方法相似，区别仅在添加的抗体浓度不同。测试数据见下表：表2aie小分子化合物与抗体配比变化测试表组别抗体浓度(μg/ml)外加待测抗原量(ng)是否有t线对比例110有实施例10.250无通过实施例1与对比例1相比较，在不添加待测抗原时候，对比例1仍然会显示出t线，说明加入过量的抗体会出现假阳性，抗体与aie分子配比是有一定范围要求的。也证明了本发明的技术方案中，抗体与aie分子配比的选取范围是需要发明人付出创造性劳动才能够取得的，而并本领域技术人员的常规选择。实施例2-10合成步骤按照实施例1，相应的原料及反应条件按照下表3选取：表3实施例2-10合成原料表化合物a1-a10分子结构如表4：表4化合物a1-a10分子结构表化合物b1-b10分子结构如表5：表5化合物b1-b10分子结构表化合物c1-c10分子结构如表6：表6化合物c1-c10分子结构表对上述部分实施例进行了核磁检测如下：化合物a2检测如下：1hnmr(400mhz,cdcl3，δppm):7.81(s,1h),7.69(d,j＝8.4hz,2h),7.55(d,j＝8.4hz,2h),7.40(d,j＝8.4hz,2h),7.18–7.03(m,7h),6.96(m,4h),6.65(t,j＝8.4hz,4h),4.94(s,2h),3.75(s,6h).13cnmr(101mhz,cdcl3,δppm):192.71,170.76,167.10,158.32,144.80,144.13,143.35,140.90,138.54,136.70,136.26,134.02,132.67,132.15,131.80,131.49,131.36,127.86,127.62,126.31,121.88,113.22,113.09,55.16,44.36.maldi-tof,m/z:[m+h]+calcd.670.1644,found670.1717.化合物a3检测如下：1hnmr(400mhz,cdcl3，δppm):7.83(s,1h),7.72(d,j＝8.4hz,2h),7.43(d,j＝8.4hz,2h),7.21–7.05(m,7h),6.96(m,4h),6.62(t,j＝8.4hz,4h),4.91(s,2h),3.78(s,6h).13cnmr(101mhz,cdcl3,δppm):192.91,169.96,167.30,158.62,145.10,144.53,143.75,140.92,138.56,136.90,136.46,134.12,132.77,132.45,131.86,131.79,131.86,130.54,128.10,127.42,121.68,113.52,113.11,55.46,44.76.maldi-tof,m/z:[m+h]+calcd.675.1208,found675.1294.化合物a5检测如下：1hnmr(400mhz,cdcl3，δppm):7.82(s,1h),7.68(d,j＝8.4hz,2h),7.55(d,j＝8.4hz,2h),7.43(d,j＝8.4hz,2h),7.20–7.01(m,16h),6.97(m,4h),6.63(t,j＝8.4hz,4h),4.89(s,2h).13cnmr(101mhz,cdcl3,δppm):192.71,170.73,167.12,158.35,144.16,143.31,140.87,138.56,136.71,136.29,134.02,132.69,132.13,131.78,131.47,131.39,128.87,128.61,127.85,127.61,126.32,121.89,113.23,113.08,44.37.maldi-tof,m/z:calcd.782.1732,found[m+h]+:783.2112.化合物a5检测如下：1hnmr(400mhz,cdcl3，δppm):7.83(s,1h),7.67(d,j＝8.4hz,2h),7.57(d,j＝8.4hz,2h),7.41(d,j＝8.4hz,2h),7.20–7.01(m,18h),6.96(m,4h),6.64(t,j＝8.4hz,4h),4.88(s,2h).13cnmr(101mhz,cdcl3,δppm):192.73,170.75,167.11,158.31,144.82,144.14,143.33,140.89,138.55,136.73,136.28,134.01,132.67,132.15,131.80,131.49,131.36,128.89,128.62,127.86,127.62,126.31,121.88,113.22,113.07,44.36.maldi-tof,m/z:calcd.776.2167,found[m+h]+777.2358.化合物a7检测如下：1hnmr(400mhz,dmso)δ13.40(s,1h),7.79(s,1h),7.46(d,j＝7.4hz,2h),7.21-7.10(m,5h),7.00(d,j＝7.4hz,2h),6.95–6.86(m,4h),6.76-6.68(m,4h),4.74(s,2h),3.70(s,6h).13cnmr(101mhz,dmso,δppm)193.55,167.71,166.86,158.67,158.49,147.70,143.75,142.21,138.23,135.76,135.67,133.99,132.68,132.57,132.38,131.35,130.98,128.55,127.05,121.57,113.94,113.70,55.46,45.51.hrms,m/z:[m+h]+calcd.593.1331,found594.1500.pl(max)＝627nm化合物a8检测如下：1hnmr(400mhz,dmso-d6)δ(ppm):8.02(d,j＝7.8hz,1h),7.93(m,3h),7.80(d,j＝8.5hz,2h),7.71(d,j＝8.5hz,2h),7.45(d,j＝8.5hz,2h),7.17(d,j＝9.0hz,2h),6.93(d,j＝9.0hz,2h),6.74(d,j＝9.0hz,2h),4.78(s,2h),3.73(s,3h).13cnmr(101mhz,dmso)δ(ppm):193.51,167.83,166.88,156.45,149.81,142.92,142.76,140.09,135.41,134.25,132.13,131.22,130.94,129.69,129.15,128.17,127.59,127.29,127.18,126.88,123.93,121.07,118.47,115.46,55.73,47.81.hrms(esi+):calcd.for526.1021,found[m+h]+527.1129.化合物a9检测如下：1hnmr(400mhz,dmso)δ13.42(s,1h),7.78(s,1h),7.47(d,j＝7.4hz,2h),7.22-7.09(m,5h),7.03(d,j＝7.4hz,2h),6.97–6.87(m,4h),6.77-6.69(m,4h),4.76(s,2h).13cnmr(101mhz,dmso,δppm)193.25,167.51,166.65,158.71,158.51,147.72,143.77,142.41,138.53,135.86,135.75,134.01,132.70,132.62,132.40,131.37,130.99,128.57,127.09,121.59,113.97,113.73,45.71.hrms,m/z:calcd.533.1119,found[m+h]+534.1217.化合物a9检测如下：1hnmr(400mhz,dmso)δ13.43(s,1h),7.79(m,3h),7.31(m,10h),7.09(t,j＝8.3hz,2h).4.78(s,2h)13cnmr(101mhz,dmso,δppm)194.25,167.31,166.45,158.71,158.51,147.72,143.77,138.53,135.86,135.75,134.01,132.40,131.37,130.99,128.57,127.09,121.59,113.97,113.73,45.71.hrms,m/z:calcd.446.0759,found[m+h]+447.1108.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页12