一种具有可见光调控的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具有可见光调控的荧光探针，结构通式为：其中R1＝H,OH；R2＝NO2,CN,F,Cl,Br；X＝F,Cl,Br,PF6。制备方法为：先加入4

【技术实现步骤摘要】
一种具有可见光调控的荧光探针及其制备与应用


[0001]本专利技术属于荧光探针领域，具体涉及一种具有可见光调控的荧光探针及其制备与应用。

技术介绍

[0002]荧光探针具有操作简单、选择性高、灵敏度高等优点，是目前最常用和应用最广泛的荧光分析方法，在药理学、医学、生理学和生物学中有广泛的应用。基于有机小分子的荧光探针因其独特的优势，如易于修饰的分子结构、可调控的荧光性能、相对快速的响应和良好的生物相容性而越来越受欢迎。目前，量子点(QDs)、单壁碳纳米管(SWCNTs)、掺杂稀土纳米颗粒(RENPs)、有机染料已被广泛应用于荧光成像。然而许多无机纳米颗粒的毒性，包括单壁碳纳米管、量子点和稀土掺杂纳米颗粒由于它们长期保留在网状内皮系统(RES)和不能快速的新陈代谢，具有潜在的危害。同时，缺乏足够的长期研究详细说明这些探针的毒性可能限制进一步临床前和临床应用。共轭聚合物和小分子等有机材料在体内表现出了高度的生物相容性和潜在的生物降解性，特别的是与聚合物相比，有机小分子探针具有分子量小，可重复性的优势，且小分子可以从活体受试者体内快速排泄在临床转化中具有明显的优势。
[0003]传统的荧光探针是具有强的D
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A结构或D
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A
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D结构，通过增加共轭程度从而达到荧光发射红移的效果，但同时共轭程度的增加，常常伴随着光漂白以及容易通过堆积聚集，导致荧光淬灭，即典型的聚集荧光淬灭(ACQ)现象，而降低共轭程度或刚性平面，其性能一般会有不同程度的影响。大部分的红光及近红外染料分子的设计都是在传统分子如罗丹明、香豆素、荧光素、花菁染料、BODIPY类、方酸类、卟啉类及具有供体受体D
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A骨架结构上进行修饰以得到具有新的性能的荧光探针。从而在设计分子上就需要不断的堆积，从而达到近红外发射的性能，这在设计上就为合成增加了难度，后处理过程也相对麻烦，不仅耗时长，同时产率较低。而选择在原有的染料分子上进行修饰可在一定程度上减低合成难度，但在染料分子发展应用上限制其更多的可能性。目前，仅有两种红外有机荧光探针，即亚甲蓝(MB,λex＝665nm,λem＝686nm)和吲哚菁绿(ICG,λex＝808nm,λem＝822nm)被美国食品和药物管理局(FDA)临床批准。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对当前分子量大、共轭程度强以及合成困难等问题，本专利技术提供一种具有可见光调控的荧光探针，为设计合成新的红光荧光探针提供了新的策略。本专利技术针对目前绝大多数荧光探针具有结构复杂，合成困难，创新性等特点，通过简单的两步反应合成了仅具有两个苯环的红色荧光探针，大大的降低其共轭程度及刚性平面，抑制了其堆积聚集，同时该探针具有分子量小，水溶性好等优点，具有清晰的生物应用前景。并通过微调官能团，从而实现不同波长的发射，覆盖全可见光区。
[0005]一种具有可见光调控的荧光探针，结构通式为：
[0006][0007]其中R1＝H,OH；R2＝NO2,CN,F,Cl,Br；X＝F,Cl,Br,PF6。
[0008]优选的，R1＝OH，R2＝NO2,X＝Br或者R1＝OH，R2＝CN，X＝Br。
[0009]本专利技术通过采用含有不同的给电子基(羟基，甲氧基)和不同的吸电子基(硝基，氰基，卤素)通过一步反应与吡啶盐类化合物反应从而生成具有红色荧光的探针分子。本专利技术的荧光发射波长更长，高达640nm左右，理论上可用于细胞成像。目前硝基是作为典型的荧光淬灭基团或作为硝基还原酶的识别基团，本专利技术创新的使用硝基促进荧光发射红移。本专利技术的荧光探针上连接羟乙基除了形成吡啶盐外还有一个功能就是增加化合物的水溶性。
[0010]上述具有可见光调控的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0011](1)先加入4
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甲基吡啶和卤素醇(也可以是卤代烃)，加入无水乙腈搅拌溶解，然后升温继续搅拌反应，将反应液旋干得到吡啶盐化合物；
[0012](2)往步骤(1)所得吡啶盐化合物中加入醛类化合物；然后加入无水乙醇溶剂搅拌溶解并加入乙酸铵或者醋酸铵，继续搅拌，反应结束后，除去溶剂，纯化。
[0013]优选的，步骤(2)所述纯化为采用硅胶柱，用DCM:MeOH(10:1
‑
1:1)作为洗脱剂。
[0014]优选的，所述醛类化合物包括5
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取代的水杨醛和5
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取代的苯甲醛。优选5
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硝基水杨醛、2
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羟基
‑5‑
氰基苯甲醛、5
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氯水杨醛、5
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溴苯甲醛、5
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氟
‑2‑
羟基苯甲醛、水杨醛、3
‑
氯苯甲醛、3
‑
溴苯甲醛、3
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氟苯甲醛、间硝基苯甲醛、3
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氰基苯甲醛、5
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硝基
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邻茴香醛等。
[0015]优选的，所述4
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甲基吡啶、2
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溴乙醇、醛类化合物的摩尔比为1:1.2:1。
[0016]优选的，所述卤素醇为2
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溴乙醇。
[0017]本专利技术采用5
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取代的水杨醛/5
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取代的苯甲醛和4
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甲基吡啶为原料合成了一系列具有吸电子取代基的探针分子，合成步骤简单，提纯操作及产率高。合成的荧光探针在结构上仅具有两个苯环，通过双键来延长共轭程度，结构刚性较小，不容易通过堆积聚集，导致荧光淬灭，克服了传统的聚集荧光淬灭(ACQ)现象。同时通过对比实验，在苯环上同时连接羟基和吸电子基可较大程度上促进分子荧光发射的红移，从而实现红光探针及近红外荧光探针的设计。
[0018]一种具有可见光调控的荧光探针的设计方法，包括以下步骤：
[0019](1)通过密度泛函理论计算编写脚本；
[0020](2)将编写好的脚本提交到计算机上，通过高斯程序进行计算；
[0021](3)根据计算结果分析筛选具有较优性能的结构，确定目标产物的结构，并进行实验合成；
[0022](4)通过表征手段对目标产物进行分析，同时反馈所得数据，并对设计的分子进行优化。
[0023]本专利技术采用给体、受体的分子组合(利用不同的Π键连接不同的给受体)的策略，通过对D
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A型结构与D
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A
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D型结构的设计，结合密度泛函理论(DFT)和B3LYP方法对分子进行
预测，一般情况下，分子能隙越小，分子越红移，大约能隙在2.00ev左右时，分子发射红光。因此，利用能隙对红移的影响，初步的筛选可能具有红光发射的分子，然后进一步模拟它的吸收与荧光发射波长等光学性能。根据合成难易程度进行排序，选定合适的目标产物，设计合理的合成步骤，从而合成相应的产物。可大大提高设计效率，节省人力物力财力。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有可见光调控的荧光探针，其特征在于，结构通式为：其中R1＝H,OH；R2＝NO2,CN,F,Cl,Br；X＝F,Cl,Br,PF6。2.根据权利要求1所述具有可见光调控的荧光探针，其特征在于，R1＝OH，R2＝NO2或者R1＝OH，R2＝CN。3.根据权利要求1所述具有可见光调控的荧光探针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)先加入4
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甲基吡啶和卤素醇，加入无水乙腈搅拌溶解，然后升温继续搅拌反应，将反应液旋干得到吡啶盐化合物；(2)往步骤(1)所得吡啶盐化合物中加入醛类化合物；然后加入无水乙醇溶剂搅拌溶解并加入乙酸铵或者醋酸铵，继续搅拌，反应结束后，除去溶剂，纯化。4.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，步骤(2)所述纯化为采用硅胶柱，用DCM:MeOH(10:1
‑
1:1)作为洗脱剂。5.根据权利要求3所述制备方法，其特征在于，所述醛类化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：张和凤，李恩民，许丽艳，程银伟，刘雪，林婉，
申请(专利权)人：汕头大学医学院，
类型：发明
国别省市：