一种近红外二区荧光染料FD-1080的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种近红外二区荧光染料FD

【技术实现步骤摘要】
一种近红外二区荧光染料FD
‑
1080的合成方法


[0001]本专利技术属于荧光染料的合成
，具体涉及一种近红外二区荧光染料的合成方法。

技术介绍

[0002]荧光生物成像利用荧光探针发出的荧光信号对细胞、组织或者生物体进行光学成像，与核磁共振成像之类的成像技术相比，其具有高安全性、高时间分辨率、高空间分辨率、无辐射、成本低以及可以做到无损检测等特点，在生物医学成像领域已成为热门研究方向。荧光成像根据其发射波长可分为三个区域：可见光区(400～700nm)、近红外一区(NIR
‑
I，700～900nm)和近红外二区(NIR
‑
II，1000～1700nm)。NIR
‑
II还可以细分为NIR
‑
IIa
’
(1000～1300nm)、NIR
‑
IIa(1300～1400nm)和NIR
‑
IIb(1500～1700nm)三个子窗口。
[0003]目前临床批准的有机近红外染料只有两种：亚甲基蓝(MB)和吲哚菁绿(ICG)。这两种染料都是小分子，能迅速从体内排出，然而，它们的荧光发射处于NIR
‑
I区域，对活体成像穿透深度有限。光子穿透深度主要由组织成分的散射和吸收决定，而噪声和背景水平则是由组织的自荧光和散射光子产生的，因此与NIR
‑
I荧光成像相比，NIR
‑
II荧光成像具有更低的组织吸收、散射、自荧光等特点，拥有较高的信噪比，可以实现活体内深穿透、高质量的成像。越来越多的科研工作者已经投入到近红外二区荧光成像研究领域中来，包括相关新仪器的开发以及新颖的荧光材料的研究，可见开发新的具有更好发光效果的近红外二区荧光染料并优化其生产合成路线是一项非常有意义的工作。
[0004]目前运用于NIR
‑
II荧光成像中的染料主要有以下几类：稀土元素掺杂纳米材料、碳纳米管、量子点、有机分子聚合物以及有机小分子化合物。而碳纳米管材料、稀土掺杂纳米材料、量子点等无机纳米材料，作为近红外二区探针进入生物体内后，由于其不可生物降解，易在网状内皮系统内积留(如肝、脾)，具有潜在的长期细胞毒性，限制了其临床应用，有机小分子则因为具有明确的分子结构和分子量、光学性质易调节及优异的代谢能力，因此在NIR
‑
II成像方面有着更广泛的应用前景。
[0005]2015年，Dai课题组首次报道了有机小分子探针CH1055在近红外二区荧光成像中的应用，有机小分子探针CH1055在体内代谢很快，作为显影剂给小鼠注射后，其中90％在24小时内就能通过肾脏随尿液排出，经该课题组实验验证，在小鼠血液和淋巴管、肿瘤和淋巴结的成像方面，其衍生物CH1055
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PEG的NIR
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II成像质量远远优于ICG。能够通过完整的头皮和颅骨在深度约4毫米处实现非侵入性地识别小鼠大脑内的肿瘤。其NIR
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II成像提供了比传统NIR
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I成像高5倍的肿瘤
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正常组织比率，可用于精确的图像引导肿瘤切除。CH1055是第一个被报道应用于NIR
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II荧光成像的小分子探针，Dai课题组的研究为近红外二区有机小分子探针的研究拉开了序幕。
[0006][0007]2018年，zhang课题组首次报道了他们通过在已商业化的NIR
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II染料IR
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1048的结构上引入磺酸根，合成了一种新的NIR
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II区染料FD
‑
1080，其吸收波长为1046nm，发射波长为1080nm，可用于活体成像。该课题组对七甲胺结构的设计，将吸收和发射转移到NIR
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II区域。引入了磺化基团和环己烯基团，提高了其水溶性和稳定性。FD
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1080的量子产率为0.31％，与胎牛血清(FBS)结合后甚至可提高至5.94％，经小鼠实验，FD
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1080不仅能够实现无创高分辨率的深部组织后肢血管和脑血管生物成像，而且能够基于清醒和麻醉小鼠肝脏呼吸性颅后运动的动态成像，量化呼吸速率，有很好的应用前景。该课题组报道的合成路线如下：
[0008][0009]上述路线合成FD
‑
1080时，需要多次利用结晶的方法纯化产品，且最后一步需要使用柱层析的方式对产品进行纯化，总体产率较低，实验产品分离较困难，这些原因最终导致了FD
‑
1080价格昂贵，也进一步影响了它在各种生物实验中的使用及推广。

技术实现思路

[0010]为了解决FD
‑
1080生产成本高，价格昂贵这一问题，本专利技术提供了一种低成本合成FD
‑
1080的方法。
[0011]本专利技术提供的FD
‑
1080的合成方法由下述步骤组成：
[0012]1、将苯并[cd]吲哚
‑
2(1H)
‑
酮溶于乙腈中，搅拌状态下加入4
‑
二甲氨基吡啶和二碳酸二叔丁酯，室温搅拌1～2小时，减压蒸馏除去乙腈，用盐酸洗去未反应的4
‑
二甲氨基吡
啶，然后用乙酸乙酯萃取，浓缩乙酸乙酯相，得到中间体1。
[0013][0014]2、将中间体1用干燥的四氢呋喃溶解后，在氮气氛围下冷却至
‑
40℃以下，搅拌状态下滴加甲基氯化镁的四氢呋喃溶液，滴加完成后自然升温至0～5℃，搅拌反应30～60分钟，将反应液倒入乙酸乙酯与水体积比为1～2:1的混合液中淬灭反应，然后用乙酸乙酯萃取，浓缩乙酸乙酯相，得到中间体2。
[0015][0016]3、将中间体2加入HCl的乙酸乙酯溶液中，室温搅拌4～6小时脱去Boc保护基并完成分子内成环，反应完成后，弃去上层清液，用乙酸乙酯超声洗去盐酸，旋转蒸发除去剩余乙酸乙酯，得到中间体3。
[0017][0018]4、将1,4
‑
丁烷磺内酯用乙腈溶解后，加入中间体3与醋酸钠，100～110℃封管加热反应6～8小时，反应后自然冷却至室温，弃去上层清液，固体用乙腈超声分散后过滤，得到中间体4。
[0019][0020]5、将中间体4和乙酸钠加入乙酸酐与乙酸体积比为4～5:1的混合溶剂中，加升温至50～60℃，保温10～30分钟后，搅拌状态下加入N
‑
[(3
‑
(苯胺基亚甲基)
‑2‑
氯
‑1‑
环己烯
‑1‑
基)亚甲基]苯胺盐酸盐，反应30～40分钟后再加入相同量的N
‑
[(3
‑
(苯胺基亚甲基)
‑2‑
氯
‑1‑
环己烯
‑1‑
基)亚甲基]苯胺盐酸盐，50～60℃继续反应4～6小时，反应完成后将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种近红外二区荧光染料FD
‑
1080的合成方法，所述FD
‑
1080的结构式如下所示：其特征在于所述合成方法包括如下步骤组成：(1)将苯并[cd]吲哚
‑
2(1H)
‑
酮溶于乙腈中，搅拌状态下加入4
‑
二甲氨基吡啶和二碳酸二叔丁酯，室温搅拌1～2小时，减压蒸馏除去乙腈，用盐酸洗去未反应的4
‑
二甲氨基吡啶，然后用乙酸乙酯萃取，浓缩乙酸乙酯相，得到中间体1；(2)将中间体1用干燥的四氢呋喃溶解后，在氮气氛围下冷却至
‑
40℃以下，搅拌状态下滴加甲基氯化镁的四氢呋喃溶液，滴加完成后自然升温至0～5℃，搅拌反应30～60分钟，将反应液倒入乙酸乙酯与水体积比为1～2:1的混合液中淬灭反应，然后用乙酸乙酯萃取，浓缩乙酸乙酯相，得到中间体2；(3)将中间体2加入HCl的乙酸乙酯溶液中，室温搅拌4～6小时脱去Boc保护基并完成分子内成环，反应完成后，弃去上层清液，用乙酸乙酯超声洗去盐酸，旋转蒸发除去剩余乙酸乙酯，得到中间体3；(4)将1,4
‑
丁烷磺内酯用乙腈溶解后，加入中间体3与醋酸钠，100～110℃封管加热反应6～8小时，反应后自然冷却至室温，弃去上层清液，固体用乙腈超声分散后过滤，得到中间体4；(5)将中间体4和乙酸钠加入乙酸酐与乙酸体积比为4～5:1的混合溶剂中，加升温至50～60℃，保温10～30分钟后，搅拌状态下加入N
‑
[(3
‑
(苯胺基亚甲基)
‑2‑
氯
‑1‑
环己烯
‑1‑
基)亚甲基]苯胺盐酸盐，反应30～40分钟后再加入相同量的N
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[(3
‑
(苯胺基亚甲基)
‑2‑
氯
‑1‑
环己烯
‑1‑
基)亚甲基]苯胺盐酸盐，50～60℃继续反应4～6小时，反应完成后将反应液倒入甲基叔丁基醚中沉淀，过滤后得黑色沉淀，然后将沉淀加入乙腈中超声洗涤，再次过滤，得到FD
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨原，
申请(专利权)人：西安康福诺生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：