本发明属于医药化工，生物检测领域。具体涉及一对同分异构体、其制备方法及应用。
背景技术：
脂滴的核心是由中性脂肪组成，主要包括甘油三酯和胆固醇酯，核心外有一层单层磷脂分子及各种蛋白包裹。其中的磷脂分子主要是磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺，其次为磷脂酰肌醇。脂滴与其它细胞器相互作用，可能在脂类代谢与存储、膜转运、蛋白降解，以及信号传导过程中起着重要的作用。另外，研究还表明，多种代谢性疾病，如肥胖、脂肪肝、心血管疾病及糖尿病、中性脂贮存性疾病有关。
商品化的脂滴荧光探针如尼罗红和bodipy等，对脂滴的识别特异性不强、斯托克斯位移小、光稳定性差、有背景噪声等缺点。为克服以上缺点，因此，设计一种制备简单，灵敏度高、选择性高、响应速度快的脂滴探针对脂滴在生物体内的分布以及功能研究具有重要的意义。
黏度也可以称为粘度，是指流体对流动所表现的阻力。当流体(气体或液体)流动时，一部分在另一部分上面流动时，就受到阻力，这是流体的内摩擦力。要使流体流动就需在流体流动方向上加一切线力以对抗阻力作用。传统的黏度探针应用于材料后荧光强度低、稳定性差、荧光寿命短等缺点，因此开发出一种高灵敏度、高稳定性、响应速度快、荧光寿命长的黏度探针对黏度检测具有一定的意义。
乙酰胆碱酯酶（简写为ache），是生物神经传导中的一种关键性酶，主要存在于胆碱能神经细胞的突触间隙中，该酶能降解神经递质乙酰胆碱，终止乙酰胆碱对突触后膜的兴奋作用，保证神经信号在生物体内的正常传递。阿尔茨海默症俗称老年痴呆，是一种在老人群体中十分常见的疾病，目前临床上的治疗药物主要是ache抑制剂，如多奈哌齐，卡巴拉汀，加兰他敏等，这些药物能够制ache对乙酰胆碱的水解，提高患者脑内神经递质乙酰胆碱的水平，因此可以改善患者的记忆认知功能。哺乳动物中还存在另外一种胆碱酯酶，与ache结构十分相似，称为丁酰胆碱酯酶（简写为bche），能够水解丁酰胆碱，但它主要存在于外周系统。许多文献报道的化合物对ache和bche的抑制作用没有选择性，因此会对外周系统产生毒副作用。开发新的选择性抑制ache的化合物对阿尔兹海默症的治疗具有重要意义。
技术实现要素：
本发明首要目的是提供一对同分异构体，具有脂滴定位、黏度检测或抑制乙酰胆碱酯酶的活性。本发明的另一目的是提供一种上述同分异构体的制备方法。本发明目的之三是提供上述同分异构体在脂滴检测、黏度、抑制乙酰胆碱酯酶活性中的应用。
基于上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一对可检测脂滴、检测黏度、抑制乙酰胆碱酯酶的同分异构体，所述同分异构体的化学结构如式（i）（ii）所示：
（i）（ii）。
所述的同分异构体的制备方法，包括以下制备步骤：将（e）-2-（2-（（z）-1,3,3-三甲基吲哚-2-亚乙基）亚乙基）呋喃[2,3-b]喹啉-3,4（2h，9h）-二酮、硫酸二乙酯、无水碳酸盐及有机溶剂混合，加热反应后，过滤得滤液，滤饼用氯仿洗涤，合并溶液蒸干，加入冰水，氯仿萃取，有机相干燥，浓缩有机相，用柱层析分离后，即可得到所述的同分异构体，无水碳酸盐为无水碳酸钾或无水碳酸钠。
所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、丙酮、乙酸乙酯或n,n-二甲基甲酰胺。
所述的（e）-2-（2-（（z）-1,3,3-三甲基吲哚-2-亚乙基）亚乙基）呋喃[2,3-b]喹啉-3,4（2h，9h）-二酮、硫酸二乙酯、无水碳酸盐摩尔比为1:（1~2）:（1~3）。
同分异构体（i）柱层析时采用石油醚/乙酸乙酯=2:1（体积比）进行洗脱，同分异构体（ii）用chcl3:meoh=200:1（体积比）进行洗脱，先洗脱同分异构体（i），再洗脱同分异构体（ii）。
上述的加热温度为40℃~80℃。
所述的式（i）所示的化合物在制备用于生物细胞内脂滴检测的探针中的应用，所述细胞为sh-sy5y或hela细胞。
式（ii）所示的化合物在制备黏度检测剂中的应用，黏度是指甘油-水体系中的黏度。
式（ii）所示的化合物在高分子材料中作为荧光探针的应用，优选地，高分子材料为环氧树脂。
式（ii）所示的化合物在制备乙酰胆碱酯酶抑制剂中的应用。
本发明的制备方法及产物具有如下优点：
1.本发明的反应步骤简单、只需一步便可得到两个化合物，且后处理方法简便，产率高。
2.本发明的同分异构体（i）能够进入细胞并用于脂滴检测，响应迅速，背景干扰少。
3.本发明的同分异构体（ii）不能进入细胞，可用于溶液的黏度检测，灵敏度高、荧光性质稳定。制备成高分子材料后，在365nm下连续照射72小时荧光强度损失小于5%。
4.本发明的同分异构体（ii）对ache抑制活性是市售药物卡巴拉汀的27倍，且对ache的抑制选择性远高于bche。
附图说明
图1是本发明同分异构体（i）和（ii）的合成路线；
图2是本发明所述的同分异构体（i）的1hnmr图；
图3是本发明所述的同分异构体（i）的13cnmr图；
图4是本发明所述的同分异构体（ii）的1hnmr图；
图5是本发明所述的同分异构体（ii）的13cnmr图；
图6实施例1所得同分异构体（i）对sh-sy5y和hela细胞内脂滴的荧光响应图像，商用染料尼罗红作为对比；
图7是实施例1所得同分异构体（ii）的在不同比例的水-甘油体系中的荧光光谱图；
图8是实施例1所得同分异构体（ii）的对水-甘油体系中甘油比例响应的荧光变化倍数图；
图9是实施例1所得同分异构体（ii）应用于水晶滴胶（环氧树脂）后经365nm紫外灯连续照射72小时后的荧光变化图；
图10是实施例1所得同分异构体（ii）应用于水晶滴胶（环氧树脂）后经365nm紫外灯连续照射72小时后，最大荧光发射波长（521nm）强度的变化图；
图11是实施例1所得同分异构体（ii）在小鼠水迷宫实验中，小鼠找到平台的平均时间，卡巴拉汀作为对照药。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。
核磁谱图采用美国brukerav-300型核磁共振仪测定，氘代dmso作溶剂，荧光光谱采用美国agilent公司荧光分光光度计，紫外光谱采用北京莱伯泰科仪器有限公司uv9100a紫外分光光度计。其他参数参照常规仪器设置即可。
实施例1
同分异构体（i）和（ii），如图1所示，其合成步骤如下：
将（e）-2-（2-（（z）-1,3,3-三甲基吲哚-2-亚乙基）亚乙基）呋喃[2,3-b]喹啉-3,4（2h，9h）-二酮（384mg，1.0mmol）和无水k2co3（207mg,1.5mmol）加入到30ml的无水dmf中，搅拌下用恒压滴液漏斗滴加含有硫酸二乙酯（231mg，1.5mmol）的dmf溶液10ml。滴加完毕，升温至60℃搅拌反应30分钟。反应完成，过滤得滤液，滤饼用氯仿洗涤三次，每次10ml。合并溶液并蒸干，加入30ml冰水，用氯仿萃取三次，每次30ml。合并有机层，无水硫酸钠干燥，蒸干后用柱层析纯化。用石油醚/乙酸乙酯=2:1（体积比）洗脱得到有同分异构体（i）210mg,产率51%。所得产物核磁谱图分别为图2、图3所示。产物鉴定数据如下：
1hnmr(300mhz,cdcl3)δ8.37(d,j=8.4hz,1h),7.92(d,j=8.4hz,1h),7.78(t,j=7.2hz,1h),7.49–7.38(m,2h),7.32(s,1h),7.29(s,1h),7.04(t,j=7.2hz,1h),6.83(d,j=7.2hz,1h),5.95(d,j=13.2hz,1h),5.26(q,j=7.2hz,2h),3.37(s,3h),1.73(s,6h),1.62(t,j=7.2hz,3h).13cnmr(75mhz,cdcl3)δ175.32,165.50,164.41,161.89,148.42,143.05,140.81,138.42,131.60,126.93,126.49,124.13,123.14,120.70,120.53,119.04,112.84,106.31,101.07,88.91,71.84,45.81,28.67,27.40,27.40,14.59.
继续用chcl3:meoh=200:1（体积比）洗脱得到同分异构体（ii）128mg，产率为31%。所得产物核磁谱图分别为图4、图5所示。产物鉴定数据如下：
1hnmr(300mhz,cd2cl2)δ8.30(d,j=7.2hz,1h),7.66–7.56(m,1h),7.45(d,j=8.1hz,1h),7.28(t,j=7.2hz,1h),7.14(td,j=9.0,8.1,4.8hz,3h),6.89(t,j=7.4hz,1h),6.72(d,j=8.1hz,1h),5.50(d,j=13.2hz,1h),4.35(q,j=7.2hz,2h),3.22(s,3h),1.56(s,6h),1.43(t,j=7.2hz,3h).13cnmr(75mhz,cd2cl2)δ176.14,172.35,165.80,165.76,144.29,141.43,139.49,137.70,132.91,128.03,127.76,127.49,124.35,121.83,121.57,115.37,112.63,107.41,102.94,87.28,46.96,39.24,29.64,28.33,28.33,13.44.
实施例2
本实施例的同分异构体（i）和（ii），其合成步骤如下：
将（e）-2-（2-（（z）-1,3,3-三甲基吲哚-2-亚乙基）亚乙基）呋喃[2,3-b]喹啉-3,4（2h，9h）-二酮（384mg，1.0mmol）和无水na2co3（318mg，3.0mmol）加入到30ml的乙腈中，搅拌下滴加含有硫酸二乙酯（231mg，1.5mmol）的乙腈溶液10ml，滴加完毕后升温至70℃搅拌反应30分钟。反应完毕，将反应液过滤，并用氯仿洗涤滤饼三次，每次20ml。将滤液合并，蒸干溶剂后，加入30ml冰水，用氯仿萃取三次，每次30ml，合并有机层，无水硫酸钠干燥，蒸干后用柱层析纯化。洗脱剂为石油醚/乙酸乙酯=2:1（体积比），得到同分异构体（i）196mg，产率48%。核磁数据与实施例1中的同分异构体（i）相同。
继续用chcl3:meoh=200:1（体积比）洗脱得到同分异构体（ii）150mg，产率36%。核磁数据与实施例1中的同分异构体（ii）相同。
性能测试：
（1）同分异构体（i）对细胞内的脂滴成像
取实施例1制备的同分异构体（i）溶于dmso中，配制成10mm储备液。将sh-sy5y或hela细胞接种到灭菌的35mm成像培养皿中，密度为2.0×104个/皿，在培养箱（温度为37℃，5%体积分数的co2）中培养，待细胞贴壁后，向细胞中加入化合物（i）以及商业化染料尼罗红，同分异构体（i）的最终浓度为5μm，尼罗红最终浓度为10μm。半小时后，弃掉培养基，用pbs缓冲液冲洗细胞3次，随后进行荧光成像（化合物（i）的激发波长为488nm，黄色通道550-600nm；尼罗红的激发波长为473nm，红色通道570-650nm），结果如图6所示。其中，a为本发明所合成的同分异构体（i）在sh-sy5y细胞内的成像图；b为商业染料尼罗红在sh-sy5y细胞内的成像图；c是a和b的叠加图；d为同分异构体（i）在hela细胞内的成像图；e为尼罗红在hela细胞内的成像图；f是d和e的叠加图；由图6可看出，化合物（i）与尼罗红的成像位置一致，表明同分异构体（i）定位于细胞中的脂滴。5μm的化合物（i）与10μm的尼罗红亮度相近，表明本发明的同分异构体（i）荧光性质优于商业染料尼罗红。
（2）同分异构体（ii）对溶液黏度的荧光响应
取实施例1制备的同分异构体（ii）溶于dmso中，配制成10mm储备液。分别取5ml不同体积比的甘油与h2o的混合溶液（甘油的体积比例分别为0%，10%，20%，30%，40%，50%，60%，70%，80%，90%，100%），然后加入同分异构体（ii）的储备液（终浓度为10μm），用荧光分光光度计测各个体系的荧光光谱，如图7所示，激发波长为504nm。由图7可以看出，随着甘油比例的增加（体系黏度逐渐增大），560nm处的荧光强度增强，且增强倍数与甘油比例呈良好的曲线关系（图8），表明同分异构体（ii）对溶液粘度具有荧光响应，因此具有检测体系粘度的潜在应用价值。
（3）同分异构体（ii）在高分子材料中的应用
取上述同分异构体（ii）的储备液加入到水晶滴胶（市售环氧树脂ab胶，按说明书比例混合均匀）中，同分异构体（ii）的终浓度为10μm，充分搅拌，待混合物固化，将固化后的块状材料在365nm紫外灯下照射，发射出明亮的绿色荧光。持续用紫外灯照射以考察材料荧光的稳定性，如图9和图10所示。由图10可看出，在365nm紫外灯下连续照射72小时后，材料在最大发射波长521nm处的荧光强度衰减小于5%，表明（ii）在滴胶中的稳定性较好。
（4）同分异构体（ii）对ache的体外抑制活性
表1化合物对ache和bche的抑制活性
采用ellman紫外光谱法测试同分异构体（ii）对ache的抑制活性。取上述（ii）的储备液，用磷酸盐缓冲液（0.1mol/l，ph=8.0）稀释到五个不同浓度（0.1μm，1μm，10μm，100μm，200μm）进行测试，卡巴拉汀为阳性对照药物。通过化合物的浓度对ache的抑制率作图，可计算出半数抑制浓度（ic50值），结果见表1。同分异构体（ii）的ic50仅为0.24μm，是市售药物卡巴拉汀的27/1，表明（ii）对ache的抑制活性远高于卡巴拉汀。同时，测试了化合物对bche的抑制活性，发现（ii）对bche的ic50值为120.35μm，表明（ii）能够选择性的抑制ache。而同分异构体（i）对两种胆碱酯酶的ic50活性均大于50μm，抑制活性较弱。
（5）同分异构体（ii）对小鼠记忆损伤的改善作用
用东莨菪碱诱导小鼠记忆损伤模型，采用morris水迷宫法，连续训练小鼠四天，该模型小鼠比正常小鼠找到水迷宫中的平台时间更长，表明造模成功。实验中，给予模型小鼠相同剂量（灌胃，20μmol/kg体重，生理盐水配制）的化合物（ii）和卡巴拉汀连续四天，第四天进行测试，结果如图11所示。由图11可知，给予化合物（ii）的小鼠找到水迷宫中平台的平均时间比卡巴拉汀组更短，表明化合物（ii）比卡巴拉汀具有更强的改善记忆认知功能。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替换、组合、简化均为等效的置换方式，都包含在本发明保护范围之内。
1.一对同分异构体，其特征在于，所述同分异构体的化学结构如式（i）和（ii）所示：
（i）（ii）。
2.权利要求1所述的同分异构体的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：将（e）-2-（2-（（z）-1,3,3-三甲基吲哚-2-亚乙基）亚乙基）呋喃[2,3-b]喹啉-3,4（2h，9h）-二酮、硫酸二乙酯、无水碳酸盐及有机溶剂混合，加热搅拌反应后，浓缩有机相，经分离提纯即可得式（i）和（ii）所述化合物，所述无水碳酸盐为无水碳酸钾或无水碳酸钠。
3.根据权利要求2所述的同分异构体的制备方法，其特征在于，所述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、二氯甲烷、三氯甲烷、乙腈、丙酮、乙酸乙酯或n,n-二甲基甲酰胺，所述的（e）-2-（2-（（z）-1,3,3-三甲基吲哚-2-亚乙基）亚乙基）呋喃[2,3-b]喹啉-3,4（2h，9h）-二酮、硫酸二乙酯、无水碳酸盐摩尔比为1:（1~2）:（1~3）。
4.根据权利要求2所述的同分异构体的制备方法，其特征在于：所述的加热温度为40℃~80℃，所述的分离提纯包括柱层析和/或重结晶，所用分离溶剂选自甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、二氯甲烷、三氯甲烷、石油醚、正己烷中的单一溶剂或任意比例的混合溶剂。
5.权利要求1所述的式（i）所示的化合物在制备用于生物细胞内脂滴检测的探针中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于，所述细胞为sh-sy5y或hela细胞。
7.权利要求1所述的式（ii）所示的化合物在制备黏度检测剂中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，黏度是指甘油-水体系中的黏度。
9.权利要求1所述的式（ii）所示的化合物在高分子材料中作为荧光探针的应用。
10.权利要求1所述的式（ii）所示的化合物在制备乙酰胆碱酯酶抑制剂中的应用。
技术总结