[发明专利]基于苯并半花菁类化合物的荧光探针及其制法和应用

说明书

本发明公开了一种基于苯并半花菁类化合物的荧光探针及其制备方法和应用，该荧光探针可被过氧化氢、羧酸酯酶和半胱氨酸高特异性地代谢成单一代谢产物，其它人体常见水解酶或具有水解活性的蛋白不参与此类化合物(荧光探针)的水解；因此本发明荧光探针能够对过氧化氢、羧酸酯酶和半胱氨酸特异性的定量定性检测；本发明荧光探针的水解产物CZX‑OH具有良好的荧光属性，发射波长处于近红外区域(最大发射波长在850nm)，通过在半花菁共轭多个苯环(不高于6个)，使荧光探针分子具有大的共轭结构，从而使其发射波长红移到达近红外发射的效果，进而能够减少生物样本自身的背景荧光，增强检测的灵敏度，在生物样本中具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于苯并半花菁类化合物的荧光探针，还涉及上述荧光探针的制备方法及其在特异性检测过氧化氢、羧酸酯酶和半胱氨酸方面的应用。

背景技术

近红外荧光探针的使用可以降低生物分子的吸收与散射，能够提高荧光成像的信噪比，可以非侵入性地实现细胞及生命体中的生理过程可视化，在荧光成像领域具有广泛应用前景。目前应用于近红外荧光成像的探针主要有生物分子荧光探针、纳米荧光探针和小分子荧光染料。其中，小分子荧光染料具有合成与修饰容易、尺寸小、成本低、成像快速、生物相容性好的优点，是近红外荧光成像领域研究的重点之一。

作为一类特殊的有机染料，半花菁具有独特的供体-π-受体(D-π-A)的共轭体系。通常，半花菁结构带正电荷的氮杂环部分作为电子受体，末端羟基、烷氧基或氨基作为电子给体，它们通过共轭骨架相连。目前半花菁类荧光探针在荧光成像领域得到了较广泛的应用，但其探针分子共轭结构不大，使其吸收和发射波长均局限于可见光区域，因而限制了其在荧光成像尤其是活体荧光成像方面的应用。为了开发新型的半花菁染料分子以调控其吸收和发射光谱，Young-Tae-Chang课题组通过不同吡啶鎓盐与芳香醛的缩合反应，不仅实现了半花菁荧光团的多样化，而且获得的一系列染料分子的发射波长从可见光区域红移到了700nm以后，在2012年，Lin课题组通过间苯二酚处理氯代环己烯取代的七甲川花菁时，意外地获得了一种新型的半花菁染料，所得半花菁分子的吸收和发射波长均位于近红外光区域(700-780nm)。虽然目前开发的荧光探针吸收和发射光谱有所提高，但是由于斯托克斯位移仍然较小，其在荧光成像尤其是活体荧光成像方面的应用依然受到限制。

发明内容

发明目的：本发明目的旨在提供一种既具有近红外发光特性又具有较大斯托克斯位移的荧光探针；本发明另一目的旨在提供上述荧光探针的制备方法及其在特异性检测过氧化氢、羧酸酯酶和半胱氨酸方面的应用。

技术方案：本发明所述的基于苯并半花菁类化合物的荧光探针，其结构通式如下：

其中，R为苯甲酰基、二甲氨基甲酰基或丙烯酰基中的一种。

上述基于苯并半花菁类化合物的荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

(1)合成化合物Cy：

在氮气保护下，将4-(1，1，2-三甲基-1H-苯并[e]吲哚-3-基)丁烷-1-磺酸酯、2-氯环己-1-烯-1,3-二甲醛、正丁醇和甲苯混合，置于水分离器中(置于水分离器中的目的是去除体系中的水，水的反应活性高于反应物料)，抽真空，抽3次氮气(除去氧气防止反应物与空气中的氧气发生反应)，于高温下反应；反应完成后，冷却至室温，然后将反应混合物滴加到乙酸乙酯和石油醚混合液中剧烈搅拌(剧烈搅拌能够防止反应物与大分子的产物聚合粘连，默认看不清磁子形状即为剧烈搅拌)，搅拌后过滤、洗涤，收集固体；

(2)合成中间化合物CZX-OH：

在氮气保护下，将化合物Cy、萘-1,3-二醇、碳酸钾和DMF混合，于高温下回流反应，反应后旋转蒸发除去剩余溶剂，然后用硅胶色谱分离纯化得中间化合物CZX-OH；

(3)合成目标化合物：