一類以螢光素類似物為母體的螢光染料的合成和應用的製作方法
2024-03-02 21:37:15
專利名稱：一類以螢光素類似物為母體的螢光染料的合成和應用的製作方法
技術領域：
本發明涉及一類以螢光素為母體的新型螢光染料，其製備方法及應用，以及利用該類螢光探針化合物在體外和體內檢測生物巰基化合物，並將染料應用到細胞成像和活體實驗中。
背景技術：
螢光染料作為功能性色素在科學技術的各個領域得到廣泛應用，尤其在生命科學、臨床醫療診斷、免疫分析檢測等方面的研究在全世界備受矚目。在眾多的螢光染料中螢光素是一類被廣泛應用的染料，這類染料具有大的摩爾消光係數、好的光穩定性、高的螢光 量子產率等優點。螢光成像監測生物大分子在生命系統中最強大的技術之一，與在可見光區的吸收和發射的螢光傳感器相比，近紅外(NIR)範圍內的染料在生命系統中的應用中是有利的生物成像試劑，由於近紅外染料具有最小的光損傷，深部組織的滲透，和最小的背景的自發螢光。因此，發射紅光和近紅外區域的生色團近幾年得到密切的關注。近日，被廣泛使用的NIR螢光團探針的菁染料，主要是Cy5和Cy7。然而，據我們所知，菁染料有致命的缺點一特別差的耐光性能。因此，很多組竭盡他們所能，以開發新的近紅外的螢光基團，他們主要基於Rhodamine B, BODIPY染料，目前已經有很多這兩類螢光團的光譜可以延伸到近紅外區域了，更重要的，這兩類螢光團有特別好的光穩定性。例如，林偉英的研究課題組構建了長沙市近紅外功能染料。Nagano的研究小組開發了系列2_MeTeR是可逆的近紅外ROS螢光探針。他們設計併合成了一種新型的近紅外的Si雜羅丹明螢光探針MMSiR檢測次氯酸。同時，他們還開發出了一系列新的近紅外波長激發的螢光染料，SiR-NIRs，這類探針是基於修飾後的Si雜羅丹明母體。與此同時，其他各組也發現了更多的新的近紅外的BODIPY染料,但是,到現在為止,很少有近紅外突光素衍生物已構建的文獻報導。 螢光素染料具有良好的光化學特性，如高摩爾消光係數，較大的螢光量子產率，較好的光穩定性能。最近，螢光素衍生物與氯取代的2』，7』的位置已被廣泛開發。值得注意的是，螢光素的羥基位置始終處於一種激活狀態，可以很容易地進行修飾。羥基保護的螢光探針已廣泛的作為有效平臺建設的螢光轉式傳感器。許多多樣化的目標檢測物，包括過氧化氫，超氧陰離子自由基，半胱氨酸的基礎上獨特的羥基保護的過程中螢光素探針的報導。但是，這些已經報導過的探針的吸收和發射波長仍然分別約在480nm和520nm左右。據了解，短波長激發容易帶來了巨大的生物樣品損害，因此，在近紅外範圍內的吸收光譜和發射的螢光素類似物研發是一項非常可取的發展。在此，我們引入了新的戰略設計一個近紅外功能性螢光染料，這種染料是基於2』，7』 - 二氯螢光素(DCF)母體的，同時，基於D-J1-A的機制。我們預期的設計可以延長各種各樣的近紅外功能性染料為進一步有用的應用在生物學研究的發展戰略。
發明內容
本發明基於上述背景技術，開發一種新的螢光染料，該螢光染料具有以下優點:光穩定性好，發射波長在近「紅色」區域的基於螢光素類似物為母體的一類新型螢光染料，同時本發明所述染料在生物應用方面具有一定的細胞膜通透性，長波長的特點使得光譜範圍與生物樣品的光譜範圍有較大差異。在本發明的第一方面，本發明針對現有存在的螢光素染料的不足，在其基礎上改進，提供了一類結構簡單、長波長、且具有良好的細胞膜通透性的新化合物，其具有下列結構通式1:
Cl
Y'COOM RI通式I中:m 為 0、1、2 或 3;M 選自 H，K+，Na+，-R5, -OR10 和-(CH2)n-O-R10 ；R10 為 C1^18 烷基，η 為 1-18 的整數；R。選自 H、F、CUr 和 I ;R』選自H、乙醯基、丙 烯醯基；R 選自 H、札、R2 > R3> R4> R5> R6> R7> R8 和 R9 ;
仏 H Y # 0
R-fR2R3R4R5Re
,r,,,
NC,'CN NC COOCH2CH3 NC^^COOHX 為 C(CH3)2'O、S 或 Se ;Y_為負離子。具有上述結構通式I的螢光染料可用於生物染色，實施例中列舉了，將其中一個染料應用於半胱氨酸的體外和體內檢測，同時還應用到活體檢測等領域的實驗，顯示出此類化合物具有一定水平的水溶性，同時具有一定良好的細胞膜通透性。本發明的這類化合物同時還具有比較新穎的光譜特性，可應用於螢光成像等方面。本發明的另一方面目的在於提高所述的螢光染料的綴合物。
再一方面的目的在於提高用於生物樣品染色的組合物，包含上述螢光染料或其綴合物。另一方面:提供一種製備本發明所述的化合物的方法，所述方法包括以下步驟:( I)將螢光素母體化合物II』溶解在50%的氫氧化鈉的水溶液中，在反應溫度為10 165°C條件下反應10 24h，得到粘稠狀物，然後將反應混合物加入到冰水中，用濃鹽酸中和至中性，靜置然後抽濾得到固體II ；
權利要求
1.一類以螢光素類似物為母體的新型螢光染料，具有通式I的結構:
2.權利要求1所述的螢光染料，其特徵在於，所述的m為I。
3.權利要求1所述的螢光染料，其特徵在於，所述的Rtl選自H、F、Cl。
4.權利要求1所述的螢光染料，其特徵在於，所述的R』選自H、乙醯基、丙烯醯基。
5.權利要求1所述的螢光染料，其特徵在於，所述的R選自
6.權利要求1 5中任一權利要求所述的突光染料,其特徵在於,所述的M選自H,K+,Na+。
7.權利要求1所述的螢光染料的綴合物。
8.權利要求1所述的螢光染料的製備方法，包括如下步驟: (I)將螢光素母體化合物II』溶解在50wt%的氫氧化鈉的水溶液中，在10 165°C條件下反應10 24h，將得到的粘稠狀物加至冰水中，用濃鹽酸中和至中性，靜置後抽濾得到固體II ；
9.一種用於生物樣品染色的組合物，包含權利要求1所述的螢光染料或權利要求7所述的螢光染料綴合物。
10.一種生物樣品的染色方法，包括將權利要求1所述的螢光染料、權利要求9所述的螢光染料綴合物或權 利要求9所述的組合物與生物樣品接觸的步驟。
全文摘要
本發明提供一類以螢光素為母體的螢光染料、其製備方法及應用，所述的以螢光素為母體的螢光染料，具有通式I的結構。該螢光染料可用於生物染色，同時將其中一個染料應用於半胱氨酸的體外和體內檢測，同時還應用到活體檢測等領域，這類化合物具有一定水平的水溶性，同時具有一定良好的細胞膜通透性。本發明的這類化合物同時還具有比較新穎的光譜特性，並將這類良好性質的螢光素衍生物的染料應用於螢光成像方面。
文檔編號C09K11/06GK103214875SQ201310067820
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者彭孝軍, 熊小慶, 宋鋒玲, 樊江莉, 王靜雲, 孫世國, 張玉康 申請人:大連理工大學