一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料及其合成和应用制造技术

本发明专利技术提供了一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料及其合成和应用，该染料通过萘酰亚胺4,5‑位刚性环的引入达到了荧光稳定性、亮度得到大幅度提升，其结构如图(1)所示。该类染料荧光亮度高，半峰宽窄(最高可达25nm)，对pH、黏度、温度、极性等均不敏感，在不同微环境下该类染料能够保持荧光信号的稳定性。此外，通过内酰胺位置可以简单实现多种活性基团的引入，以通过多种方式达到对目标分子的标记，这类染料能够广泛应用于生物大分子、纳米颗粒等荧光标记中。

A class of high brightness and high stability reactive fluorescent dyes and their synthesis and Application

【技术实现步骤摘要】
一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料及其合成和应用
本专利技术属于荧光标记领域，具体涉及一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料及其合成和应用。
技术介绍
有机小分子荧光染料作为历史最为久远的荧光材料在基于荧光分析法的相关研究中的应用已逐渐趋于成熟。由于具有尺寸小、化学修饰多样性和简易性、荧光发射光谱宽泛、可选择荧光颜色多样等优点，在荧光领域有机小分子荧光染料逐渐成为荧光蛋白的替代者。从作用方式的角度考虑，荧光染料在生物领域的应用主要分为荧光识别和荧光标记两类。荧光识别是将目标分析物的识别信息转变成荧光信号为外界所感知，其中的荧光响应机制至关重要，决定着荧光识别的准确性与灵敏度；荧光标记中则要求染料在标记目标物后荧光信号稳定且不受外界干扰。目前，商业化用于荧光标记的荧光染料主要为罗丹明、花菁染料、荧光素类染料，窄的吸收与发射峰、溶剂不敏感、斯托克斯位移小、高摩尔消光系数及高量子产率等特点。然而，不同类型的染料母体都带有电荷，这也给各自带来巨大缺陷：荧光素分子负离子容易被氧化为淬灭，不易穿透细胞膜；花菁染料的聚甲炔链极易被单线态氧进攻，烯烃的扭转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于该荧光染料结构如下：/n

【技术特征摘要】
1.一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于该荧光染料结构如下：



R1为中的一种；
R2为中的一种；
其中n为0-2整数。


2.根据权利要求1所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于该荧光染料结构如下：



R1为中的一种；
其中n为0-2整数。


3.根据权利要求1所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于该荧光染料结构如下：



R1为中的一种。
其中n为0-2整数。


4.根据权利要求1所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于该荧光染料结构如下：



R1为中的一种；
其中n为0-2整数。


5.根据权利要求1所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于该荧光染料结构如下：



R1为中的一种。


6.根据权利要求2所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料的合成方法，其特征包含步骤如下：
(1)中间体N-(1-酯基)烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺的合成：
将4-溴-5-硝基-1,8-萘酐，1-氨基烷基酸乙酯，三乙胺溶于无水乙醇中；将反应液加热至40-90℃，搅拌1-24h；将反应液泠却至室温后，减压除去溶剂后，硅胶柱分离，以体积比为1:0.25～6的二氯甲烷和石油醚或体积比为1:0～0.01的二氯甲烷和甲醇为洗脱剂，减压除去溶剂得米白色固体N-(1-酯基)烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺；
(2)探针N-(1-酯基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺的合成：
将N-(1-酯基)烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺，溶于乙二醇甲醚中，并向其中依次加入脂肪环胺；将反应液缓慢升温至100-140℃，并在氮气保护下反应10-24h；减压除去溶剂，硅胶柱分离，以体积比为50～400:1的二氯甲烷和甲醇为洗脱剂，除去溶剂，得棕黄色固体N-(1-酯基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺，
(3)中间体N-(1-羧基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物
N-(1-酯基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物溶于甲醇中，并向反应液中滴加2M氢氧化钠溶液，室温下反应1-3h后，减压蒸馏除去甲醇，过滤并用水洗涤滤饼干燥后得N-(1-羧基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物；
(4)带有NHS活性基团的荧光染料合成
将N-(1-羧基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物，DCC溶于干燥的N,N-二甲基甲酰胺后，室温搅拌10-40min；N-羟基琥珀酰亚胺溶于1mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺并加入反应液中，2-5h后减压除去溶剂，硅胶柱分离，以体积比4～20:1的二氯甲烷和乙酸乙酯为洗脱剂，除去溶剂后得NHS活性基团的荧光染料染料。


7.根据权利要求6所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于步骤(1)中，4-溴-5-硝基-1,8-萘酐、1-氨基烷基酸乙酯、三乙胺的质量比为1:1-3:1-3；4-溴-5-硝基-1,8-萘酐的质量与乙醇的体积比为1:20-80g/mL。


8.根据权利要求6所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于步骤(2)中，N-(1-酯基)烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺与脂肪环胺的质量比为1:0.5-3；N-烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺的质量与乙二醇甲醚的体积比为10-20:1mg/mL；
所述脂肪环胺为氮丙啶、氮杂环丁烷、四氢吡咯、环己二胺。


9.根据权利要求6所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于步骤(3)中，N-(1-酯基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物的质量与甲醇的体积比为10-20:1mg/mL；N-(1-酯基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物的质量与2M氢氧化钠溶液的体积比为10-20:1mg/mL；N-(1-酯基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物的质量与水的体积比为10-20:1mg/mL。


10.根据权利要求6所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料，其特征在于步骤(4)中，N-(1-羧基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物、DCC、NHS质量比为1:1-5:1-10；N-(1-羧基)烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺系列化合物的质量与N,N-二甲基甲酰胺的体积比为10-20:1mg/mL。


11.根据权利要求3所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料的合成方法，其特征包含步骤如下：
(1)中间体N-叠氮基烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺的合成：
将4-溴-5-硝基-1,8-萘酐，叠氮基脂肪胺溶于无水乙醇中；将反应液加热至40-90℃，搅拌1-24h；将反应液泠却至室温后，减压除去溶剂后，硅胶柱分离，以体积比为1:0.25～6的二氯甲烷和石油醚或体积比为1:0～0.01的二氯甲烷和甲醇为洗脱剂，减压除去溶剂得米白色固体N-叠氮基烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺；
(2)探针N-叠氮基烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺的合成：
将N-叠氮基烷基-4-溴-5-硝基-1,8-萘酰亚胺，溶于乙二醇甲醚中，并向其中依次加入脂肪环胺；将反应液缓慢升温至100-140℃，并在氮气保护下反应10-24h；减压除去溶剂，硅胶柱分离，以体积比为50～400:1的二氯甲烷和甲醇为洗脱剂，除去溶剂，得棕黄色固体N-叠氮基烷基-4,5-二脂肪胺基-1,8-萘酰亚胺。


12.根据权利要求11所述的一类高亮度、高稳定性的活性荧光染料的合成方法，其特征在于步骤(1)中，4-溴-5-硝基-1,8-萘酐、叠氮基脂肪胺的质量比为1:1-3；4-溴-5-硝基-1,8-萘酐的质...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兆超，乔庆龙，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21