一种有机染料化合物及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于发光化合物技术领域，具体涉及一种有机染料化合物及其制备方法和应用。该有机染料化合物荧光发射峰处于在近红外二区(1000～1700nm)之间，波长长、散射低、在生物组织中具有穿透深度大的优势，可以实现在无创条件下生物体内深处的生理过程进行成像；并且相比于多光子成像，使用宽场成像，成像速度快，可以实现对生物体内一些快速生理过程的实时记录，操作、观测方便。观测方便。观测方便。

【技术实现步骤摘要】
一种有机染料化合物及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于发光化合物
更具体地，涉及一种有机染料化合物及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]理解大脑高速信息处理过程中单个神经元及其连接的功能是脑科学研究的一个终极目标。其需要在细胞以及亚细胞尺度上，以毫秒级时间分辨率对神经元动作电位进行快速记录。由于能够实时高通量地记录神经元活动，荧光成像在众多活体成像模式中脱颖而出，成为神经科学研究的重要技术手段。近年来，本领域技术人员研究出了大量对于神经信号(如膜电位、Ca
2+
、谷氨酸盐等)响应的荧光探针。如中国专利申请公开了一种基于聚集诱导效应的钙离子荧光探针，该探针可适用pH范围较宽、水溶性好、灵敏度较高，荧光发射主要集中在450～600nm，可应用于环境和生物样品中Ca
2+
的选择性检测。但是，该荧光探针或现有技术的其他荧光探针发射荧光主要集中在可见区(400～700nm)，生物组织的穿透性差，造成现阶段神经信号的荧光成像必须依赖开窗或介入手段才能观测，并且局限于浅表，无法满足脑科学研究对人类自身大脑更深层次的探索需求。
[0003]因此，迫切需要提供一种能满足人类对更深层次脑部科学探索需求，穿透性好，操作、观测方便的荧光探针。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的技术问题是克服现有荧光探针穿透性差、观测麻烦的缺陷和不足，提供一种能满足人类对更深层次脑部科学探索需求，穿透性好，操作、观测方便的荧光探针。
[0005]本专利技术的目的是提供一种有机染料化合物。
[0006]本专利技术另一目的是提供所述有机染料化合物的制备方法。
[0007]本专利技术另一目的是提供所述有机染料化合物的应用。
[0008]本专利技术另一目的是提供一种有机染料。
[0009]本专利技术另一目的是提供所述有机染料、荧光探针的应用。
[0010]本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：
[0011]一种有机染料化合物，所述有机染料化合物具有式I结构：
[0012][0013]其中，R1选自式A或式B，R2选自式A或式C：
[0014][0015]其中，R5为H、Li、Na、K或乙酰氧甲基，R6为式D结构，n＝0～12；
[0016]R3、R4各自独立地选自H或式D，n＝0～12；或R3、R4连接成环与噻吩结合为乙烯二氧基噻吩。
[0017]优选地，R3、R4同时为H，或R3为式D，n＝0～12，R4为H；或R3、R4连接成环与噻吩结合为乙烯二氧基噻吩。
[0018]更优选地，所述有机染料化合物具有以下任一结构式：
[0019][0020][0021]其中，R5为H、Li、Na、K或乙酰氧甲基，n＝0、3、12。
[0022]另外的，本专利技术还提供了所述有机染料化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0023]S1、将式II化合物与式III化合物在钯催化剂、碱金属碳酸盐存在的条件下进行反应得到中间产物IV；
[0024][0025]S2、将式IV化合物与式V化合物在钯催化剂、碱金属碳酸盐存在的条件下进行反应得到中间产物VI；
[0026][0027]S3、将式II化合物与式V化合物在钯催化剂、碱金属碳酸盐存在的条件下进行反应得到中间产物VII；
[0028][0029]S4、将式IV化合物与式VIII化合物在钯催化剂、碱金属碳酸盐存在的条件下进行反应，脱保护得到中间产物IX；
[0030][0031]S5、将式IX化合物与式X化合物在脱水剂存在的条件下反应，再在还原剂存在条件下还原，得到中间产物XI；
[0032][0033]S6、将式VI、VII或XI化合物在碱金属氢氧化物存在的条件下水解，再与乙酸溴甲酯在有机碱性试剂存在的条件下反应，得所述有机染料化合物；
[0034]其中，R1～R6的定义与上述任一定义一致，R7为甲基、乙基或叔丁基，R8为叔丁氧羰基、苄氧羰基或9
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芴基甲氧羰基。
[0035]进一步地，步骤S5中，所述还原剂为NaBH4。
[0036]更进一步地，步骤S1～S4中，所述钯催化剂为Pd(PPh3)4、Pd(PPh3)2Cl2、Pd(OAc)2或Pd(dppf)2Cl2；所述碱金属碳酸盐为Na2CO3、K2CO3或Cs2CO3；各步骤反应均为加热至回流进行反应，反应时间12～24h。
[0037]进一步地，步骤S5中，所述脱水剂为Na2SO4或分子筛，脱水反应在室温下进行，反应时间在0.5～6h；所述还原剂为NaBH4，还原反应在室温下进行，反应时间在0.5～2h。
[0038]更进一步地，步骤S6中，所述碱金属氢氧化物为LiOH、NaOH或KOH，反应需在0～5℃下进行0.5～6h，之后恢复至室温反应12～24h。
[0039]进一步地，步骤S6中，所述有机碱性试剂为三乙胺或N,N
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二异丙基乙胺，反应在室温下进行，反应时间12～24h。
[0040]在本专利技术的一些实施方式中，所述式III、VIII化合物是可以商业获取的，式II、V、X化合物是本领域技术人员根据已有技术可以制备的。在一个示例性的方法中，式II、V、X化
合物可以参照文献制备，例如，式II化合物的合成方法参见：Eva Bundgaard,et al.Macromolecules 2006,39,2823；式V化合物的合成方法参见：Pinar Batat,et al.Photochem.Photobiol.Sci.2012,11,1666；式X化合物的合成方法参见：Sheryl Roberts,et al.J.Am.Chem.Soc.2018,140,2718.
[0041]另外的，本专利技术还要求保护所述有机染料化合物在制备荧光探针、有机染料中的应用。
[0042]对所得有机染料化合物检测，发现其吸收峰在700～900nm之间，荧光发射峰在1050～1070nm之间，处于在近红外二区(1000～1700nm)之间，波长长、散射低、在生物组织中具有穿透深度大的优势，可以实现在无创条件下生物体内深处的生理过程进行成像。
[0043]因此，本专利技术还要求保护一种荧光探针，其含有所述有机染料化合物。
[0044]本专利技术还要求保护一种有机染料，其含有所述有机染料化合物。
[0045]并且，相比于多光子成像，所得有机染料化合物荧光发射处于在近红外二区(1000～1700nm)之间，使用宽场成像，成像速度快，可以实现对生物体内一些快速生理过程的实时记录，如记录神经元细胞内Ca
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浓度的变化(钙流)。
[0046]因此，本专利技术还要求保护所述荧光探针或所述有机染料在Ca
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检测中的应用。
[0047]本专利技术具有以下有益效果：
[0048]本专利技术提供的有机染料化合物荧光发射峰处于在近红外二区(1000～1700nm)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机染料化合物，其特征在于，所述有机染料化合物具有式I结构：其中，R1选自式A或式B，R2选自式A或式C：其中，R5为H、Li、Na、K或乙酰氧甲基，R6为式D结构，n＝0～12；R3、R4各自独立地选自H或式D，n＝0～12；或R3、R4连接成环与噻吩结合为乙烯二氧基噻吩。2.根据权利要求1所述有机染料化合物，其特征在于，R3、R4同时为H，或R3为式D，n＝0～12，R4为H；或R3、R4连接成环与噻吩结合为乙烯二氧基噻吩。3.根据权利要求2所述有机染料化合物，其特征在于，所述有机染料化合物具有以下任一结构式：
其中，R5为H、Li、Na、K或乙酰氧甲基，n＝0、3、12。4.权利要求1～3任一所述有机染料化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将式II化合物与式III化合物在钯催化剂、碱金属碳酸盐存在的条件下进行反应得到中间产物IV；S2、将式IV化合物与式V化合物在钯催化剂、碱金属碳酸盐存在的条件下进行反应得到中间产物VI；
S3、将式II化合物与式V化合物在钯催化剂、碱金属碳酸盐存在的条件下进行反应得到中间产物VII；S4、将式IV化合物与式VIII化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：田野，邱小忠，王乐禹，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：