[发明专利]一类共轭链上β-位氮取代五甲川菁类荧光染料

说明书

技术领域

本发明涉及一类共轭链上β-位氮取代五甲川菁类荧光染料，属于生物荧光分析技术领域所用的荧光染料。 

背景技术

荧光染料作为功能性染料逐渐在各个领域中得到了广泛应用，尤其在生命科学、临床医疗诊断、荧光免疫分析检测等方面的研究则更是备受关注。在细胞生物学上，荧光光谱被用于跟踪细胞内成分的位置和移动情况，另外，细胞的辨别和分类也是依靠以荧光技术为核心的流式细胞计。因此，具有优异光物理性能的荧光染料的开发是发展荧光分析技术的最具决定性的因素。 

相比其他荧光染料，菁类荧光染料作为荧光染料中的一员在离子探针、生物标记(DNA和蛋白质的标记)、活细胞以及活体组织成像应用方面有其突出的优点，如摩尔消光系数大、最大吸收发射波长可以随着共轭链的增长而增加，如五、七甲川菁染料的最大吸收发射波长达到600nm以上，尤其是七甲川菁染料的吸收发射波长达到750nm以上接近近红外区，能有效降低生物组织的自发背景荧光。 

一般来说，菁染料的斯托克斯位移只有20nm左右，这不利于染料在生物的应用，因为小的斯托克斯位移会造成以下问题： 

(1)染料的吸收光谱和发射光谱重叠严重，会造成染料的自吸收，染料发射出来的光被自身吸收会降低染料的荧光量子产率(一般在0.2左右)，造成自淬灭。 

(2)由于染料的斯托克斯位移小，所以染料的最大吸收波长和最大发射波长靠近，这样激发光的散射光会对检测造成干扰。 

(3)为了避开散射光的干扰，就不能采用最大吸收波长作为激发波长或是不能将检测波长固定在最大发射波长处，这会降低检测的灵敏度。 

以下两篇文献中报道了染料斯托克斯位移小会对检测造成影响：(1)Tolosa，L.；Nowaczyk，K.；Lakowicz，J.An Introduction to Laser Spectroscopy，2nd ed.；Kluwer：New York，2002.(2)Zhang Z.，Achilefu S.Synthesis and Evaluation of PolyhydroxylatedNear-Infrared Carbocyanine Molecular Probes.Org.Lett.2004，6(12)：2067-2070. 为了解决以上问题，开发处具有优良光物理性能的荧光染料是非常有意义的。文献报道在七甲川菁染料的中位连接上氨基后，染料的斯托克斯位移从原来的20nm左右增加到140nm以上，染料的荧光量子产率也提高了。但是，菁染料的共轭链越长其光稳定性就越差，这就使得七甲川菁染料的应用受到限制。 

相比之下，五甲川菁染料的光稳定性要优于七甲川菁染料，但是作生物应用在存在一些问题，如： 

(1)染料具有小的斯托克斯位移也会造成上述影响。 

(2)目前的多甲川菁染料一般都是对称结构，缺少单一的荧光标记反应的活性位点。在荧光标记时，荧光菁染料最好在分子中含有一个单一的可活化基团(如羧基等)，用于特定地衍生反应得到理想的荧光探针分子。而为得到这样含单一羧基的多甲川菁染料，一般方法是合成出不对称菁染料，在分子的一端引入一个羧基。但这个方法使得染料的合成和分离提纯变得复杂和困难。 

五甲川菁染料是波长最短的近红外菁染料，其光稳定性相比七甲川菁染料要好很多，因此本发明专利主要先合成了一系列具有代表性β-氮取代的五甲川菁染料(IIa-g)，然后测试了他们的光物理性能(光谱和光稳定性)以及该类染料左右与蛋白质通过非共价作用标识剂的应用研究。 

发明内容

本发明目的是针对当前五甲川菁类荧光染料的斯托克斯位移过小，染料的吸收光谱和自身的发射光谱重叠太多，容易引起染料的自吸收和自淬灭，最终导致这类染料在生物应用时由于激发光散射等问题使得灵敏度降低的问题，设计一类在染料的β-位连接上不同氨基的新结构五甲川菁类荧光染料，期望增大染料的斯托克斯位移，解决染料的自吸收和自淬灭问题，提高染料生物应用的效果。 

通式I中： 

X＝II；