[发明专利]含有苝酰亚胺结构的咪唑类磁性离子液体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开含有苝酰亚胺结构的咪唑类磁性离子液体及其制备方法和应用，通过多步化学反应，得到了含有咪唑离子液体结构的苝酰亚胺衍生物，然后通过与金属无机盐的络合反应，得到含有苝酰亚胺结构的咪唑类磁性离子液体。该化合物可以被活细胞摄取，在极低浓度下进行有效的细胞荧光成像。另外。该化合物在水中由于π‑π堆积作用可以形成一定的聚集结构，从而可以选择性地在活体动物的肿瘤部位富集，并表现出核磁共振成像的效果。本发明技术方案提供了一种新型、可行、高效的磁性离子液体合成方法，该方法反应条件温和、方法简单、原子利用率高，化合物生物相容性好，生物毒性低，在荧光探针和核磁成像方面都具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明属于离子液体技术领域，更加具体地说，涉及一种含有苝酰亚胺结构的磁性 离子液体合成方法，以及其在生物成像方面的应用；更加具体地说，特别涉及一种含有苝酰亚胺结构的咪唑类磁性离子液体，及其在细胞成像领域和活体核磁共振成像领域的应用。

背景技术

荧光材料由于其高选择性和高灵敏度以及优异的光电性能，已广泛应用于各种领域， 如分析化学、有机颜料、和生物科学等(L.Hou et al.,Analytical Chemistry,2018,90, 7122-7126.)。其中，一类很重要的应用是用作细胞的荧光染色剂(H.Kobayashi etal., Chemical Reviews,2009,110,2620-2640.)。到目前为止，大多数荧光分子对细胞进行染 色所需的浓度都比较高，从生物毒性的角度出发，这是十分不利的，因此，有必要寻找一种更高效的荧光分子。四羧酸二甲酰亚胺(PDI)由于极高的荧光量子产率，在荧光探 针的应用中表现出巨大的潜力。然而PDI的溶解性差，也导致了该类化合物应用困难(M. Sunet al.,Nanoscale,2016,8,5302-5312.)。尤其是在生物应用方面，还需其具备良好的水溶性。因此，非常有必要开发一系列水可溶性PDI衍生物。为了提高溶解度，目前主要 有两种方法：(1)尹梅贞的课题组已经完成了大量关于PDI改性的工作，主要是通过在 PDI的湾位引入基团或水溶性聚合物链(K.Liu et al.,J.Mater.Chem.B,2014,2, 2093-2096.)；(2)另一种方法是在酰胺基团的氮原子上引入取代基。第二种方法相比之 下制备工艺简便，产率较高，受到了广泛关注。

磁共振成像(MRI)是一种应用核磁共振原理的成像技术。目前，MRI技术被广泛 用于医学成像。作为一种无创医学成像技术，它具有无辐射损伤的安全性，可灵活任意 地进行方位断层扫描。因此，这种能够检测生物组织形态和健康的成像方法已成为当代 临床诊断中最有效的检测方法之一。而通常来说，为了提高图像质量，需要使用MRI造 影剂(CA)来调节患病组织与正常组织之间的对比度。常用的造影剂通常是纵向弛豫时 间造影剂(T₁制剂)，如含有镧系元素钆的络合物(J.Wahsner et al.,Chemical Reviews, 2019,119,957-1057.)。

离子液体，作为一种水溶性很好的基团，已经被成功验证可以通过引入苝酰亚胺结 构中，从而提高苝酰亚胺的水溶性(Y.Yang et al,Angewandte Chemie InternationalEdition, 2017,56,16239-16242.)。另外由于离子液体阴离子的灵活性，可以很容易的通过离子交 换引入各种功能性离子。因此将镧系钆元素作为络合离子，可以同时在荧光成像的基础 上结合核磁成像，实现双模态成像的目的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种含有苝酰亚胺结构的咪唑类小分 子磁性离子液体及其制备方法和在细胞成像或者活体核磁共振成像中的应用。通过离子 液体结构的引入，使得苝酰亚胺结构具备了良好的水溶性，另外将磁性负离子作为抗衡离子，使得其同时具备核磁成像的能力，实验结果证明该物质可以用作极低浓度下的细 胞荧光成像剂和活体核磁共振成像造影剂。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现。

含有苝酰亚胺结构的咪唑类磁性离子液体，具有化学结构式A的结构：