專利名稱：氨苯基衍生化的聚乙二醇衍生物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及氨苯基衍生化的聚乙二醇衍生物，及這些衍生物的制備方法和 它們作為水溶性不對稱菁染料液相合成過程中支載體的用途。
背景技術：
聚乙二醇(PEG)是一類性能優(yōu)異的高分子材料，它在二氯甲垸、乙酸乙酯 等溶劑中可溶，而在乙醚、異丙醚等溶劑中不溶，這種性能使它在許多反應中 作為反應物的支載體，使反應可在均相條件下進行，而向反應體系中加入乙醚 等有機溶劑之后，可使聚乙二醇支載體沉淀出來，通過簡單的過濾與洗滌便可 實現(xiàn)產物的有效分離與純化。
菁染料(簡稱Cy)是一類重要的性能優(yōu)異的光學材料，這類化合物具有摩爾 消光系數(shù)大、熒光性能良好、與基質結合后熒光效率增大、吸收波長范圍寬 (540-1000 nm左右)、吸收及發(fā)射光譜范圍可調等優(yōu)點。這些優(yōu)點使菁染料已 廣泛地被用作光盤的記錄介質，太陽能電池光敏劑，激光材料，光合成反應中 的光采集部分；特別是結構不對稱的水溶性吲哚菁染料作為熒光標記試劑與目 標生物分子(如抗原、抗體、蛋白質、核苷酸、寡核苷酸)結合成為生物分子的 熒光探針在生物、醫(yī)學等領域得到了重要的應用。
目前合成水溶性不對稱吲哚菁染料的方法主要是液相合成法。其制備過程 首先是用親電性縮合劑與等摩爾的2-位上帶有親核活性甲基的l-取代n引哚反 應得到中間產物；然后再將中間產物與另一結構不同的2-位上帶有活性甲基的 l-取代吲哚反應得到不對稱吲哚菁染料[Ratnakar B. Mujumdar， Lauren A. Ernst, Swati R. Mujumdar, Christopher J. Lewis, and Alan S. Waggoner. Bioconjugate Chemistry, 1993, 4(2),105-111]。這種液相合成方法所得產物是結構對稱與不對 稱吲哚菁染料的混合物，產物的分離純化十分困難，必須利用繁鎖的色譜分離 才能得到純度較好的結構不對稱的產品，并且所得產品的產率較低。為了解決 水溶性不對稱吲哚菁染料傳統(tǒng)合成方法的不足，本專利的發(fā)明者曾以聚乙二醇 為支載體進行水溶性不對稱吲哚菁染料合成，使得聚乙二醇支載的中間產物及 最后目標化合物的合成反應都可在均相體系中進行，而中間體和產物的分離只 需要簡單的過濾和洗滌便可完成，成功地解決了傳統(tǒng)合成方法的不足[李寶林， 竇麗芳，蔣林玲.中國發(fā)明專利，申請?zhí)?200710017321.2，申請日:2007丄30.]。在
上述方法中所用的支載體為聚乙二醇以分子兩端的羥基各鍵連一個氨苯基的 衍生物。由于這個支載體只有兩個反應位點，其負載量較低，致使每一單元操 作的產量較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于克服上述聚乙二醇衍生物作為水溶性不 對稱菁染料合成過程的支載體時負載量較低的缺點，提供一種負載量較高的結
構如圖A所示的氨苯基衍生化的聚乙二醇衍生物A，
其中PEG部分的平均分子量為1000 8000。
本發(fā)明的另一個目的在于提供衍生物A的制備方法。所述衍生物A的制 備方法按照如下所示的反應方程式進行
其具體的制備過程為:
將1,3-二(4-硝基苯氧基)-2-丙醇(2)和氫化鈉按摩爾比1:1.3 2.0的配比 加入到其總重40 50倍的干燥四氫呋喃中，將此溶液在室溫下攪拌30分鐘后 加入物質的量為化合物2 0.1 0.5倍的對甲苯磺?；木垡叶?1);然后將 此反應物混合物在回流狀態(tài)下反應24小時；冷卻，用旋轉蒸發(fā)儀蒸除四氫呋 喃后得到棕色的殘余物；將所得殘余物溶于其總重5 10倍的水中，用二氯甲 垸萃取三次，每次二氯甲垸的用量為所用水體積的5 6倍，萃取后合并有機 相，并將其體積濃縮到約為原體積的5%，再加入反應混合物總重5 10倍的 乙醚，劇烈攪拌后析出黃色沉淀，過濾得固體衍生物(3);
將衍生物3溶于其9 15倍重量的乙醇中，加入衍生物3重量3 5%的活 性碳，4 6%六水合三氯化鐵，加熱至回流；回流20分鐘后向此溶液中緩慢
滴加衍生物3重量3 5倍的水合肼(濃度80%);滴加完畢后繼續(xù)回流24小時， 趁熱抽濾；將所得濾液在旋轉蒸發(fā)儀上濃縮后加入衍生物3重量3 5倍的乙 醚，攪拌、過濾得固體衍生物A。
本發(fā)明的再一個目的是提供所述衍生物A作為結構如式I所示水溶性不 對稱菁染料合成過程中支載體的用途。
式I中，R。 R2為-S03H、 -SCT3、 -S03K、 -COOH、 -COCT、 -COOK、 -H、 -Ph的一種，RM R2相同或不相同，R卜R2在吲哚結構單元的4-、 5-、 6-、 7-位中一處；R3、 R4為C卜,o垸基或m為0 8的-CH2(CH2)mCOOH基或m為0 8的-CH2(CH2)mS03H基，R3與R4為不相同的基團；n為1或2。
此處所說的支載體是指在結構如式I所示水溶性不對稱菁染料合成過程 中，通過衍生物A中的氨基生成聚乙二醇支載的半菁染料；當此被支載的半菁 染料與另一親核性雜環(huán)化合物反應時使半菁染料從支載體上離解下來的同時 生成水溶性不對稱菁染料化合物；利用衍生物A這種支載體在二氯甲烷、乙酸 乙酯中可溶，而在乙醚中不溶的性質，使水溶性不對稱菁染料合成過程中的各 步反應可在均相條件下進行，通過向反應體系中加入乙醚使反應的中間產物或 衍生物A析出，利用過濾和洗滌實現(xiàn)產物的分離。
具體實施例方式
下面結合實施例進一步說明本發(fā)明，但并不是本發(fā)明內容范圍的任何限制。
實施例中所用對甲苯磺?；木垡叶及次墨I[Alexander Fishman， Mohammad Elmi Farrah， Jian-Hua Zhong， Subakar Paramanantham, Claudia Carrera， and Edward Lee-Ruff. J. Org. Chem.， 2003， 68(25)， 9843-9846]的方法制 備；1，3-二(4。硝基苯氧基)-2-丙醇按文獻[吉保明，陳花婷.化學研究與應用，1999， 11(6),673-675]的方法制備；1，2,3,3-四甲基吲哚-5-磺酸鹽和1-(￡-羧戊基)-2,3,3-三甲基卩引哚-5-磺酸鹽按文獻[Ratnakar B. Mujumdar, Lauren A. Ernst, Swati R. Mujumdar， Christopher J. Lewis, and Alan S. Waggoner. Bioconjugate Chemistry,
1993,4(2)，105-111]方法制備；其它化學試劑均為分析純?；衔锝Y構鑒定所用 的核磁共振儀為Bruker AVANCE 300超導核磁共振儀，TMS作為內標；紅外 光譜采用Nicolet 170SX FT-IR紅外光譜儀測定，質譜采用Bruker Esquire 3000plu質譜儀測定。 實施例1
氨苯基衍生化的聚乙二醇衍生物A的制備
取1，3-二(4-硝基苯氧基)-2-丙醇0.651 g (1.9 mmol)，氫化鈉0.062 g (2.6 mmol)溶于30 mL干燥的四氫呋喃中，將此混合溶液在室溫下攪拌30分鐘后 加入對甲苯磺酰化的聚乙二醇-4000 1.39 g (0.3 mmol)。然后將此反應物混合物 在回流狀態(tài)下反應24小時；冷卻，用旋轉蒸發(fā)儀蒸除四氫呋喃后得到棕色的 殘余物。將所得殘余物溶于lOmL水中，用二氯甲垸(3x50mL)萃取，萃取后 合并有機相，并將其體積濃縮到約為原體積的5%，再加入lOmL乙醚，劇烈 攪拌后有黃色沉淀析出。過濾得到1.45 g聚乙二醇的衍生物3，產率90.6%。 iH國畫R(300 MHz, CDC13): 5 8.22 (d， 8H， /= 8.8 Hz), 7.01 (d， 8H， / = 8.8 Hz)， 4.2-3.4 (m, PEG), 3.89 (m， 8H)。 IR (KBr): 2884， 1607， 1513， 1467， 1358， 1094 cm"。波譜數(shù)據(jù)表明衍生物3的結構為
將3.15 g (0.68 mmol)的衍生物3溶于30 mL乙醇中，再加入0.122 g活性 碳，0.143 g六水合三氯化鐵，加熱使其回流?；亓?0分鐘后向此溶液中緩慢 滴加10mL水合肼(濃度80。/。)。滴加完畢后繼續(xù)回流24小時，趁熱抽濾；將 所得濾液用旋轉蒸發(fā)儀濃縮后，加入10mL乙醚，攪拌，過濾得固體氨苯基衍 生化的聚乙二醇衍生物A 2.80 g,產率96.5。/cJH-NMR(300 MHz, CDC13): S 6.78 (d, 8 H， /= 8.2 Hz)， 6.58 (d， 8 H， 《/= 8.2 Hz), 4.2-3.4 (m， PEG), 3.89 (m, 8 H)。 IR (KBr): 3430， 3386， 3318,1511， 1463, 1237,1032 cm"。波譜數(shù)據(jù)表明衍生物A的 結構為
<formula>formula see original document page 7</formula>
實施例2
衍生物A在合成水溶性不對稱菁染料Cy3，中的應用 步驟1衍生物A支載的二次甲基半菁染料的制備
取衍生物A 1.05 g (0.23 mmol)、原甲酸三乙酯3.25 mL (20 mmol)溶解在9 mL冰醋酸中，電磁攪拌下55 。C反應5.5小時。冷至室溫，向反應液中加入 50mL乙醚，電磁攪拌5分鐘后靜置10 20分鐘，過濾得淡黃色固體0.951 g， 收率95.4%。
取制得的淡黃色固體1.10 g (0.23 mmol), 1，2,3,3-四甲基吲哚-5-磺酸鹽 0.132 g (0.52mmol)和原甲酸三乙酯0.5 mL (3.05 mmol)溶解在5 mL無水乙醇 中，通入氮氣，氮氣的流速為0.2 0.3 L/min。電磁攪拌下回流反應2.5小時。 冷至室溫加入50mL乙醚，電磁攪拌5分鐘，靜置10 20分鐘，過濾，得橙 色固體物質一衍生物A支載的二次甲基半菁染料1.21 g，收率93.1%。IR(KBr): 3433,2884， 1671， 1639,1516， 1463, 1183， lllOcm:反應式如下
i
步驟2水溶性不對稱菁染料Cy3'的制備
取衍生物A支載的二次甲基半菁染料0.833 g (0.15 mmol)、 l-(s-羧戊 基)-2，3，3-三甲基吲哚-5-磺酸鹽0.058 g (0.16 mmol)溶解在由2 mL醋酸酐和1 mL吡啶形成的混合溶劑中，通入氮氣，氮氣的流速為0.2 0.3 L/min，電磁攪拌 下110 。C反應15分鐘。冷至室溫后加入40 mL乙酸乙酯得深紅色沉淀。該沉 淀用二氯甲垸洗滌至二氯甲垸洗液為無色后得0.021 g紅色固體水溶性不對稱 菁染料Cy3 ，，收率20.8%。 NMR (300 MHz, D20): 5 8.38 (t, 1 H， P proton of the bridge, /= 11.5 Hz)， 7.78-7.70 (m, 4 H, 4-H， 4，-H, 6國H， 6，-H), 7.23-7.71 2 H， 7-H， 7，-H)， 6.27-6.19 (m, 2 H， a, a， proton of the bridge), 3.95 (t, 2 H， a-CH2)， 3.46 (s, 3 H， CH3)， 2.12 (t， 2 H， -CH2COOH, /= 6.9 Hz)， 1.97-1.18 (m, 18 H， 3CH2 groups and 2 (CH3)2 groups). "C NMR (300 MHz， D20): S 182.2, 176.4， 176.3: 151.9, 144.7， 144.6， 144.0， 141.5， 141.3, 139.7， 126.8， 119.8, 111.5， 111.3, 103.6， 49.3, 44.2, 36.5， 31.3， 27.0， 26.6, 25.9， 25.2. MS:附/z for C30H36S2O8N2 [M-l]. calcd 615.2, found 615.1。反應式如下
實施例3
衍生物A在合成水溶性不對稱菁染料Cy5'中的應用 步驟1衍生物A支載的四次甲基半菁染料的制備
取衍生物A 1.02 g (0.22 mmol)、 1，1，3,3-四甲氧基丙烷3.7 mL (22.2 mmol) 溶解在9ml冰醋酸中，電磁攪拌下55。C反應5.5小時。冷至室溫，向反應液 中加入50 mL乙醚，電磁攪拌5分鐘后靜置10 20分鐘，過濾得黃色固體物 質0.996 g，收率91.7%。
取制得的黃色固體1.01 g (0.21 mmol)， 1,2,3,3-四甲基吲哚-5-磺酸鹽0.111 g (0.42mmol)加入到9mL冰醋酸中，通入氮氣，氮氣的流速為0.2 0.3 L/min。 在電磁攪拌下80'C反應1小時。冷至室溫后加入50 mL乙醚，電磁攪拌5分 鐘，靜置10 20分鐘，過濾得褐色固體物質一衍生物A支載的四次甲基半菁 染料1.15 g，收率95.8%。 IR (KBr):3429, 2917， 1679， 1645， 1600， 1446， 1180, 1108 cm—、反應式如下<formula>formula see original document page 9</formula>
步驟2水溶性不對稱菁染料Cy5'的制備 取衍生物A支載的四次甲基半菁染料0.601 g (0.10 mmol)、 l-(e-羧戊 基)-2,3,3-三甲基吲哚-5-磺酸鹽0.038 g (0.11 mmol)溶解在由2 mL醋酸酐和1 mL吡啶形成的混合溶劑中，通入氮氣，氮氣的流速為0.2 0.3 L/min，電磁攪拌 下110。C反應15分鐘。冷至室溫后加入40mL乙酸乙酯得藍色沉淀。該沉淀 用二氯甲垸洗滌至二氯甲垸洗液為無色后得0.015 g藍色固體水溶性不對稱菁 染料Cy5 ，，收率21.3%。 'H NMR (300 MHz, D20): 5 7.88-7.66 (m, 6 H， 4-H， 4，-H， 6-H， 6，-H， p, p， protons of the bridge), 7.21-7.18 (m, 2 H， 7-H， 7，-H), 638 (dd， 1 H: Y proton of the bridge, /= 12.2， 12.5 Hz)， 6.11-5.98 (m， 2 H， a, a' proton of the bridge), 3.93 (t, 2 H， a-CH2)， 3.49 (s， 3 H， CH3 group), 2.07 (t， 2 H， -CH2COOH ), 1.79-1.31 (m， 18 H, 3 CH2 groups, and 2 (CH3)2 groups). 13C NMR (300 MHz， D20): S 180.1， 173.8， 173.7， 154.2， 144.1， 143.7, 141.8， 141.7, 139.3， 139.2， 126.6， 119.8， 111.1， 111.0， 104.1， 103.9,49.3,49.0， 44.1， 37.0， 26.3,25.7， 25.2， 22.9， 18.9. MS: w/z for C32H38S208N2 [M-l]- calcd 641.2, found 641.1 。反應式如下
A Cy5'
權利要求
1、一種聚乙二醇(PEG)的氨苯基化衍生物A，其結構如式A所示其中PEG部分的平均分子量為1000～8000。
2、權利要求1所述衍生物A的制備方法；按照如下所示的反應方程式進行;<formula>formula see original document page 2</formula>具體的制備過程為將1，3-二(4-硝基苯氧基)-2-丙醇2和氫化鈉按摩爾比1:1.3 2.0的配比加入 到其總重40 50倍的干燥四氫呋喃中，將此溶液在室溫下攪拌30分鐘后加入物 質的量為化合物2 0.1 0.5倍的對甲苯磺?；木垡叶?;然后將此反應物混 合物在回流狀態(tài)下反應24小時；冷卻，用旋轉蒸發(fā)儀蒸除四氫呋喃后得到棕色 的殘余物；將所得殘余物溶于其總重5 10倍的水中，用二氯甲垸萃取三次， 每次二氯甲烷的用量為所用水體積的5 6倍，萃取后合并有機相，并將其體積 濃縮到約為原體積的5%，再加入反應混合物總重5 10倍的乙醚，劇烈攪拌后 析出黃色沉淀，過濾得固體衍生物3;將衍生物3溶于其9 15倍重量的乙醇中，加入衍生物3重量3 5%的活 性碳，4 6%六水合三氯化鐵，加熱至回流；回流20分鐘后向此溶液中緩慢滴 加衍生物3重量3 5倍的水合肼(濃度80%);滴加完畢后繼續(xù)回流24小時，趁 熱抽濾；將所得濾液在旋轉蒸發(fā)儀上濃縮后加入衍生物3重量3 5倍的乙醚， 攪拌、過濾得固體衍生物A。
3、權利要求1所述衍生物A作為結構如式I所示水溶性不對稱菁染料合 成過程中的支載體的用途;<formula>formula see original document page 3</formula>式I中，R" R2為墨S03H、 -SCT3、 -S03K、 -COOH、 -COO、 -COOK、 -H、 -Ph的一種，Rp R2相同或不相同，A、 R2在吲哚結構單元的4-、 5-、 6-、 7-位 中一處；R3、 R4為Cwo烷基或m為0 8的-CH2(CH2)mCOOH基或m為0 8 的-CH2(CH^S03H基，R3與R4為不相同的基團；n為l或2;。
全文摘要
本發(fā)明提供了結構如式A所示以氨苯基衍生化的聚乙二醇衍生物A，及衍生物A的制備方法和它們作為水溶性不對稱菁染料液相合成過程中支載體的用途。
文檔編號C09B23/06GK101357988SQ200810151128
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月26日 優(yōu)先權日2008年9月26日
發(fā)明者李寶林, 娟 杜, 竇麗芳, 蔣林玲 申請人:陜西師范大學