吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针及制备和应用制造技术

本发明专利技术提供吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针及制备和应用。本发明专利技术中的吡咯异喹啉类衍生物合成方法简单、合成的荧光探针发射波长多样、具有大斯托克斯位移、光稳定性好，并具有聚集诱导荧光性质。同时，该类荧光探针分子能特异性结合细胞中的脂质滴，实现对细胞中脂质滴的标记和荧光成像。所述的吡咯异喹啉类衍生物的结构如下：

【技术实现步骤摘要】
吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针及制备和应用
本专利技术涉及新材料荧光探针领域，具体涉及一类吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针及其制备和应用，适用于对细胞中脂质滴标记成像。
技术介绍
脂质滴(lipiddroplets，LDs)是细胞中富含如甘油三酯、胆固醇等中性脂质的细胞器，参与脂肪储存和代谢等生命过程。最近的研究表明，LDs是高度运动的细胞器，其活动与脂质储存代谢、信号转导和细胞凋亡密切相关。LDs失调已被证实与如病毒感染、炎症、肥胖和癌症等多种疾病密切相关。因此，在复杂的细胞环境中特异性地标记LDs对其胞内定位和分析具有重要意义。传统的的LDs探针面临如背景干扰、斯托克斯位移小、聚集诱导淬灭、发射波长单一等缺点，导致对LDs的成像不完成和信息缺失。2001Tang等人发现并报道了具有聚集诱导发光(Aggregation-InducedEmission，AIE)现象的分子，解决了聚集诱导淬灭的难题，从而使得荧光材料在各个领域中得到更广泛的应用。过去20年的研究开发出了众多具有AIE性质的有机荧光分子，并成功的应用于有机光电器件、生物成像、光动力治疗等领域。相较于传统的荧光分子，AIE分子在LDs成像中具有良好的细胞生物相容性、高亮度、特异性强和光稳定性好等优点。因此，越来越多的有机AIE小分子被开发为LDs荧光探针。目前开发具有AIE性质的小分子的LDs荧光探针研究中，面临许多挑战，如：1、母核结构单一，导致激发波长和发射波长单一，不适于复杂细胞环境中的多重标记；2、合成步骤繁琐，许多AIE分子由四苯基乙烯或四苯基噻咯改造而来，需要复杂的合成步骤。3、斯托克斯位移小，激发波长对发射波长的信号形成干扰。
技术实现思路
针对现有技术的缺点或改进需求，本专利技术提供一种吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针，所述的吡咯异喹啉类衍生物的结构如下：本专利技术的荧光分子探针均具有AIE性质，不同化合物在其激发波长下于不同的发射波长处产生相应的荧光信号，其中化合物I-1的激发波长为355nm，发射波长为400–500nm，表现为蓝色荧光；化合物I-2的激发波长为370nm，发射波长为500–600nm，表现为绿色荧光；化合物I-3的激发波长为365nm，发射波长为450–580nm，表现为蓝色荧光；化合物I-4的激发波长为368nm，发射波长为550–700nm，表现为红色荧光；化合物I-5的激发波长为361nm，发射波长为500–600nm，表现为绿色荧光。本专利技术的荧光分子探针具有光稳定性好、斯托克斯位移大、荧光强度高等优点。本专利技术的另一目的是提供所述吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针的制备方法，通过以下步骤实现：a)在无水四氢呋喃中，4-氯苯甲酰氯在甲基溴化镁催化下与1H-吡咯反应生成M1；b)在N，N-二甲基甲酰胺中，中间体M1在氢化钠的催化下与溴乙腈反应生成中间体M2；c)在N，N-二甲基甲酰胺中，中间体M2在叔丁醇钾的催化下，用醋酸、间氯过氧苯甲酸、碘甲烷处理反应体系分别得化合物I-1、I-2、I-3；d)在2，4-二氧六环中，化合物I-2、I-3在四(三苯基膦)钯和叔丁醇锂的催化下与(4-(二苯氨基)苯基)硼酸反应分别得化合物I-4、I-5。合成路线如下：在步骤a)中，其优选条件为：在氮气保护的条件下，将1H-吡咯(0.603g，9.0mmol)溶于5毫升无水四氢呋喃并在50℃下逐滴滴加到甲基溴化镁正己烷溶液(3.0M，4毫升)中，滴加完成后，溶液再回流30分钟。然后将反应液冷却至室温后，逐滴加入溶解于10毫升无水四氢呋喃中的4-氯苯甲酰氯，室温下反应过夜。薄层色谱监测原料反应完全后，反应液倒入20毫升饱和氯化铵水溶液中并用30毫升乙酸乙酯和萃取，水相用30毫升乙酸乙酯萃取两次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，所得粗产物经硅胶柱层析纯化得到白色中间体M1。在步骤b)中，其优选条件为：在氮气保护的条件下，将中间体M1(0.820g，4.0mmol)溶于5毫升无水N，N-二甲基甲酰胺中，在0℃下加入NaH(60％煤油中，0.230g，4.8mmol)。将反应液在0℃下搅拌反应30分钟后，逐滴加入溶于5毫升无水N，N-二甲基甲酰胺中的溴乙腈(0.571g，4.8mmol)。将反应液缓慢升至室温并再搅拌2小时。将反应液逐滴加入100毫升冰水中，过滤，残渣用乙醇中重结晶得中间体M2。在步骤c)中，其优选条件为：在氮气保护的条件下，将中间体M2(49mg，0.2mmol)溶于2毫升无水N，N-二甲基甲酰胺中，在-5℃下加入叔丁醇钾(45mg，0.4mmol)，在-5℃下搅拌混合物5分钟后，向反应液中分别加入醋酸(60mg，1mmol)、间氯过氧苯甲酸(172mg，1mmol)、碘甲烷(122mg，1mmol)使反应猝灭并在室温下再搅拌反应10分钟。薄层色谱监测原料反应完全后，反应液倒入10毫升水中并用10毫升乙酸乙酯和萃取，水相用10毫升乙酸乙酯萃取两次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，所得粗产物经硅胶柱层析纯化分别得白色固体I-1、绿色固体I-2或淡黄色固体I-3。在步骤d)中，其优选条件为：将化合物I-2(58mg，0.2mmol，1.0当量)或化合物I-3(58mg，0.2mmol，1.0当量)、(4-(二苯胺基)苯基)硼酸(87mg，0.3mmo)、四(三苯基膦)钯(12mg，0.01mmol)和0.4毫升叔丁醇锂溶液(2M)在2毫升2，4-二氧六环中搅拌回流反应36小时。薄层色谱监测原料反应完全后，反应液倒入10毫升水中并用10毫升乙酸乙酯和萃取，水相用10毫升乙酸乙酯萃取两次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，所得粗产物经硅胶柱层析纯化分别得红色固体I-4或绿色固体I-5。本专利技术的再一个目的是提供所述吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针在细胞脂质滴荧光标记和成像中的应用。将本专利技术所述的荧光分子探针直接或溶解在如二甲亚砜(DMSO)、1，3-丙二醇、生理盐水等溶剂中形成含该荧光分子探针的溶液，加入含有细胞的培养基中，所述荧光探针被细胞摄取并在脂质滴处聚集，在紫外光激发下发出荧光，从而完成对细胞中脂质滴的标记，并实现细胞脂质滴的荧光成像。一些实施例中，所述荧光探针在培养基中的工作浓度为0.1μmol/L至1mol/L，优选为，1μmol/L至100μmol/L。一些实施例中，所述紫外光波长为200nm至500nm，优选为350nm至450nm。本专利技术提供的吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针，具有光稳定性好、斯托克斯位移大、荧光强度高等优点。本专利技术中的吡咯异喹啉类衍生物合成方法简单、合成的荧光探针发射波长多样、具有大斯托克斯位移、光稳定性好，并具有聚集诱导荧光性质。同时，该类荧光探针分子能特异性结合细胞中的脂质滴，实现对脂质滴的标记和荧光成像。附图说明图1为聚集诱导荧光探针I-1在不同比例二甲亚砜/水溶液中的荧光光谱图。图2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针，其特征在于，所述的吡咯异喹啉类衍生物的结构如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针，其特征在于，所述的吡咯异喹啉类衍生物的结构如下：





2.权利要求1所述吡咯异喹啉聚集诱导的荧光分子探针的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
a)在无水四氢呋喃中，4-氯苯甲酰氯在甲基溴化镁催化下与1H-吡咯反应生成M1；
b)在N，N-二甲基甲酰胺中，中间体M1在氢化钠的催化下与溴乙腈反应生成中间体M2；
c)在N，N-二甲基甲酰胺中，中间体M2在叔丁醇钾的催化下，用醋酸、间氯过氧苯甲酸、碘甲烷处理反应体系分别得化合物I-1、I-2、I-3；
d)在2，4-二氧六环中，化合物I-2、I-3在四(三苯基膦)钯和叔丁醇锂的催化下与(4-(二苯氨基)苯基)硼酸反应分别得化合物I-4、I-5；
合成路线如下：





3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤a)中，在氮气保护的条件下，将1H-吡咯溶于无水四氢呋喃并在50℃下逐滴滴加到甲基溴化镁正己烷溶液中，滴加完成后，溶液再回流30分钟，然后将反应液冷却至室温后，逐滴加入溶解于无水四氢呋喃中的4-氯苯甲酰氯，室温下反应过夜，薄层色谱监测原料反应完全后，反应液倒入饱和氯化铵水溶液中并用乙酸乙酯和萃取，水相用乙酸乙酯萃取两次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，减压蒸馏除去溶剂，所得粗产物经硅胶柱层析纯化得到白色中间体M1。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤b)中，在氮气保护的条件下，将中间体M1溶于无水N，N-二甲基甲酰胺中，在0℃下加入NaH，将反应液在0℃下搅拌反应30分钟后，逐滴加入溶于无水N，N-二甲基甲酰胺中的溴乙腈，将反应液缓慢升至室温并再搅拌2小时，将反应液...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹宏斌，李进彪，张帅众，劳嘉欣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33