共轭苯并噻唑衍生物、近红外荧光探针及其制备与应用制造技术

本发明专利技术涉及一种共轭苯并噻唑衍生物、近红外荧光探针及其制备与应用。所述的共轭苯并噻唑衍生物，其特征在于，其结构为：本发明专利技术中的共轭苯并噻唑衍生物制备方法简单、发射近红外荧光、荧光量子产率高、斯托克斯位移大，在发展近红外荧光探针和生物荧光成像中具有重要的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机近红外荧光染料制备领域，具体涉及一种发射近红外荧光的共轭苯并噻唑衍生物及其制备方法与荧光成像应用。
技术介绍
荧光技术具有简单快速、无损检测、灵敏度高、易于实现自动化和可视化球像等特点而备受关注。特别在生物荧光成像方面发展迅速，荧光探针技术已经发展成为动态监控活体细胞及医学诊断成像的重要工具之一。但由于生物体自身的背景荧光干扰，必须发展荧光发射波长在近红外区域(650-900nm)的荧光染料，这样不仅可降低生物背景荧光干扰，而且其对生物组织样品具有较低的光损伤和较深的组织穿透能力。目前已发展的近红外有机荧光染料要么其斯托克斯位移一般较小，为10-20nm左右，会导致部分发射光能被自吸收，造成荧光淬灭；要么荧光量子产率低，小于10％，这些都会造成生物荧光成像中的对比度大大下降。因此发展具有大斯托克斯位移和高量子产率的近红外有机荧光染料，将可极大地提高荧光成像的精确度，是非常必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种斯托克斯位移大、荧光发射量子产率高的近红外荧光探针及其制备方法与荧光成像应用。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种共轭苯并噻唑衍生物，其特征在于，其结构为：本专利技术还提供了上述的共轭苯并噻唑衍生物的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：惰性气体保护下，将4-甲基苯酚与六次甲基四胺在三氟乙酸中70-75℃回流反应12-48小时，冷却至室温，并倾入水中，用氯仿萃取2-4次，合并有机相并旋蒸除去氯仿，得到3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚；步骤2：惰性气体保护下，将步骤1中所得3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚与2-甲基苯并噻唑在醋酸酐中140-145℃回流6-24小时，冷却后加入氢氧化钠，在80-95℃搅拌0.5-1.5小时，冷却至室温，用浓盐酸调pH＝6-7，过滤，将所得固体通过硅胶色谱层析柱纯化，即得共轭苯并噻唑衍生物。优选地，所述的步骤1中的4-甲基苯酚、六次甲基四胺、三氟乙酸的配比为1mmol∶2mmol∶1ml。优选地，所述的步骤2中的3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚、2-甲基苯并噻唑、醋酸酐的配比为1mmol∶2mmol∶2ml。优选地，所述的步骤2中的硅胶色谱柱层析分离提纯时洗脱剂为体积比为10∶1的正己烷和乙酸乙酯。优选地，所述的步骤2中的共轭苯并噻唑衍生物在二甲亚砜中的最大吸收波长为340nm，最大荧光发射波长为690nm，荧光量子产率42％。具有发展近红外荧光探针和用于生物荧光成像的应用前景。本专利技术还提供了一种近红外荧光探针，其特征在于，其结构为：本专利技术还提供了上述的近红外荧光探针的制备方法，其特征在于，包括：将上述的共轭苯并噻唑衍生物溶于氯仿，在三乙胺存在下，滴加2，4-二硝基苯磺酰氯，室温下搅拌4-8小时，加水后用氯仿萃取2-4次，合并有机相并旋蒸除去氯仿，所得粗产物经通过硅胶色谱柱层析纯化，即得近红外荧光探针。优选地，所述的共轭苯并噻唑衍生物、2，4-二硝基苯磺酰氯、三乙胺的配比为1mmol∶2mmol∶1ml。本专利技术还提供了上述的近红外荧光探针的应用方法，其特征在于，包括：将呈梯度变化的半胱氨酸的水溶液分别加入上述的近红外荧光探针的磷酸缓冲溶液(含50％乙醇，pH＝7.4)，采用荧光光谱仪检测荧光强度，以半胱氨酸浓度为横坐标，荧光强度的变化为纵坐标作图，得到线性工作曲线，通过测定荧光强度即可从图中读出溶液中半胱氨酸的含量，其中激发波长340nm，发射波长670nm，响应时间为20分钟。优选地，所述的荧光光谱仪为EdinburghFS5。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的共轭苯并噻唑衍生物是一种具有共轭结构的新型苯并噻唑衍生物，具有荧光发射波长位于近红外区、荧光发射量子产率高、斯托克斯位移大、制备方法简单快速的特点，并可用于发展近红外荧光探针来检测半胱氨酸和进行活体细胞荧光成像，在发展新型有机小分子近红外荧光探针和高对比度生物荧光成像中具有重要应用前景。本专利技术制备的共轭苯并噻唑衍生物可发射近红荧光(＞650nm)，具有斯托克斯位移大(＞200nm)、荧光发射量子产率高(＞10％)的特点。本专利技术涉及的近近红外荧光探针对半胱氨酸具有高灵敏和高选择性响应，并可应用于活体细胞荧光成像。附图说明图1为本专利技术所涉及的共轭苯并噻唑衍生物I和近红外荧光探针II的合成路线示意图；图2为本专利技术所涉及的共轭苯并噻唑衍生物I在二甲亚砜中的吸收光谱和近红外荧光光谱；图3为本专利技术所涉及的近红外荧光探针II对半胱氨酸(Cys)选择性响应的荧光光谱；图4为本专利技术所涉及的近红外荧光探针II对半胱氨酸的荧光滴定光谱(a)及相应荧光强度与半胱氨酸浓度之间的线性关系(b)；图5为本专利技术涉及的近红外荧光探针II在活体L929细胞中对半胱氨酸的荧光成像图，用荧光探针II培养过的细胞明场(a)和暗场(b)图像。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1一种共轭苯并噻唑衍生物，其结构如式I，如图1所示，其制备方法为：(1)氮气保护下，将4-甲基苯酚(15mmol)和六次甲基四胺(30mmol)溶于15ml三氟乙酸中，70-75℃回流反应48小时，冷却至室温(25℃)，并倾入60ml水中，用氯仿萃取三次，合并有机相并旋蒸除去氯仿，固体烘干后得到3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚，直接用于下一步反应；(2)氮气保护下，将步骤(1)中所得3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚(1mmol)与2-甲基苯并噻唑(2mmol)在2ml醋酸酐中140-145℃回流12小时，冷却后加入氢氧化钠1.5g，在80-95℃搅拌1小时，冷却至室温，用浓盐酸调pH＝6-7，过滤，将过滤所得固体粗产物通过硅胶色谱层析柱纯化，溶剂为乙酸乙酯，洗脱剂为10∶1的正己烷和乙酸乙酯，即得共轭苯并噻唑衍生物I，表征数据如下。通过测试二甲亚砜中的吸收光谱和荧光光谱(图2)，可见I发射近红外荧光(690nm)，具有大的斯托克斯位移(＞200nm)和高的荧光量子产率(42％)。1HNMR(400MHz，DMSO-d6)，δ(ppm)：9.88(s，1H)，8.11(d，J＝8Hz，2H)，8.04(s，1H)，7.99(t，J＝4Hz，3H)，7.69(s，2H)，7,59(d，J＝16Hz，2H)，7.53(t，J＝8Hz，2H)，7.45(t，J＝8Hz，2H)，2.34(s，3H)；13CNMR(100MHz，DMSO-d6)，δ(ppm)：167.48，153.99，134.48，133.12，129.27，125.19，122.94，122.63，122.10，20.67.MALDI-TOF-MS：m/zcalcd426.55；found426.94.实施例2一种近红外荧光探针，其结构如式II，如图1所示，其制备方法为：将实施例1的共轭苯并噻唑衍生物(1mmol)溶于10ml氯仿，在三乙胺(1ml)存在下，滴加2，4-二硝基苯磺酰氯(2mmol)，室温下搅拌6小时，加水20ml，用氯仿萃取三次，合并有机相并旋蒸除去氯仿，所得粗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共轭苯并噻唑衍生物，其特征在于，其结构为：

【技术特征摘要】
1.一种共轭苯并噻唑衍生物，其特征在于，其结构为：2.如权利要求1所述的共轭苯并噻唑衍生物的制备方法，其特征在于，包括：步骤1：惰性气体保护下，将4-甲基苯酚与六次甲基四胺在三氟乙酸中70-75℃回流反应12-48小时，冷却至室温，并倾入水中，用氯仿萃取2-4次，合并有机相并旋蒸除去氯仿，得到3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚；步骤2：惰性气体保护下，将步骤1中所得3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚与2-甲基苯并噻唑在醋酸酐中140-145℃回流6-24小时，冷却后加入氢氧化钠，在80-95℃搅拌0.5-1.5小时，冷却至室温，用浓盐酸调pH＝6-7，过滤，将所得固体通过硅胶色谱层析柱纯化，即得共轭苯并噻唑衍生物。3.如权利要求2所述的共轭苯并噻唑衍生物的制备方法，其特征在于，所述的步骤1中的4-甲基苯酚、六次甲基四胺、三氟乙酸的配比为1mmol∶2mmol∶1ml。4.如权利要求2所述的共轭苯并噻唑衍生物的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的3，5-二甲酰基-4-甲基苯酚、2-甲基苯并噻唑、醋酸酐的配比为1mmol∶2mmol∶2ml。5.如权利要求2所述的共轭苯并噻唑衍生物的制备方法，其特征在于，所述的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：张煊，刘静云，马维维，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31