一种荧光染料及其制备方法和用途技术

一种式(I)所示的荧光染料及其制备方法和用途，所述荧光染料包括电子供体部分D、共轭体系E和电子受体部分A。其具有长波长发射的能力具有种背景荧光低、水溶性好，粘度响应敏感、波长可调的荧光染料。长可调的荧光染料。长可调的荧光染料。长可调的荧光染料。

【技术实现步骤摘要】
一种荧光染料及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及荧光染料
，具体涉及一种背景荧光低、水溶性好，粘性敏感性高、分子结构可调的荧光染料及其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]细胞粘度是影响物质扩散速率的重要参数之一，通过影响物质的移动性，对物质的运输、信号传导、识别及生物大分子的相互作用有着极大的影响。同时细胞内粘度的改变与粥样硬化、糖尿病、阿尔茨海默病及肿瘤的发生有一定的关系，是这些疾病潜在的指示指标。因此，检测细胞内的粘度具有非常重要的意义。荧光方法由于具有灵敏、即时、原位、可视等独特优势是测试细胞内微观粘度的一种重要手段。不同于宏观大体积粘稠流体的粘度的测定可以使用转子粘度计，落球粘度计等仪器，细胞内粘度的测定一般采用基于分子转子的荧光探针。分子转子是一类特殊的荧光分子，其在激发态非辐射跃迁损失的能量随粘度的改变而变化，粘度或周围刚性的增加会阻碍分子转子的扭曲，分子转子非辐射跃迁损失的能量会减少，具体的表现为分子转子的荧光强度升高。所以分子转子的荧光强度就可以直接反映细胞内微环境的粘度。
[0003]粘度响应的分子转子荧光分子除了检测细胞内的微粘度之外，他还常常被用于荧光激活点亮型探针(fluorogenic probe)的设计。这主要是因为当分子转子荧光分子和蛋白、核酸或其他的生物分子结合后限制了它的扭曲转动(等同于黏性的增加)，荧光被点亮，而没有结合的分子处于扭曲状态不发荧光，则实现了对生物分子的低背景，高特异性的荧光点亮。对于生物体中低丰度的生物分子的荧光造影在保证高的信噪比的同时要求更低的背景。如应用广泛的噻唑橙染料在标记大分子蛋白和tRNA时有好的信噪比，但也表现出了比较强的背景荧光，在标记一些丰度低的小的生物分子时受到比较严重的限制。所以发展低背景，粘度响应敏感，信噪比高的荧光染料分子极其重要，将会在更多的领域里有更加广泛的应用。
[0004]各类荧光探针背景高原因主要有：一是常亮型的荧光探针因为本身荧光无法淬灭的问题导致强的荧光背景，如香豆素，荧光素，罗丹明这类传统的荧光染料，他们本身在水里发出明亮的荧光，当和靶标物质结合后必须要进行清洗才能成像，但往往因为没法彻底清洗的原因造成强的背景荧光。二是淬灭型的荧光探针因为淬灭不彻底导致的背景荧光，如罗丹明用典型的淬灭基团利用PET、FRET淬灭荧光后成像RNA因为淬灭不彻底导致了强的背景荧光。三是环境响应型荧光探针因为水溶性差而亲脂导致的背景荧光。环境响应型的荧光分子本身在水里不发荧光，当与靶标结合后荧光被点亮，但荧光探针如果水溶性太差因为相似相容的原理就会和细胞膜结构结合，从而也能激活一些荧光，造成背景的问题。所以作为粘度响应型的荧光探针，要解决背景荧光的问题，改善探针的水溶性是一个很关键的因素。
[0005]荧光染料作为荧光探针之于荧光蛋白而言最大的优势在于小分子荧光染料结构可调，从而波长可调以实现对生物分子不同颜色的标记。虽说小分子荧光探针的结构可调，
但很多在有机合成上需要很多步骤，很多的分子合成产率也不高，所以付出了比较高的代价。再者是作为荧光染料，长波长具有明显的优势，但现有的染料的结构中，长波长的分子一般具有比较大的共轭，大的共轭一般意味着化合物的水溶性比较差，则会导致背景荧光的问题。如果只改变染料分子上的一个化学元素就可以使波长发生明显的改变，并且可以使波长向长波长移动，那么就可以保证荧光分子结构小的同时使波长变长，这就可以保证染料分子水溶性的同时实现染料分子的长波长化，这对于生物成像将有十分重大的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有种背景荧光低、水溶性好，粘度响应敏感、波长可调的荧光染料。
[0007]本专利技术一方面，提供一种荧光染料，包括电子供体部分D、共轭体系E和电子受体部分A，所述荧光染料如式(I)
[0008][0009]电子供体部分
‑
D为(X1)(X2)N
‑
，X1、X2独立地选自氢、烷基、或改性烷基，X1，X2任选相互连接，与N原子一起形成脂杂环；
[0010]共轭体系E为选自亚芳香环、亚芳香杂环中的至少一种共轭连接而形成，其中共轭体系E所含的各氢原子任选独立地被烷基取代；
[0011]电子供体部分D
‑
中的X1、X2任选独立地和N原子一起与共轭体系E形成脂杂环；
[0012]电子受体部分任选形成下式(I
‑
1)环状结构：
[0013][0014]其中，
[0015]R1独立地选自
‑
O
‑
、
‑
S
‑
、和
‑
(NR
a
)
‑
，其中R
a
选自氢、或烷基；
[0016]R2独立地选自＝O、＝S、和＝NH；
[0017]R3独立地选自＝O、＝S、＝NH；
[0018]X独立地选自氢、烷基或改性烷基；
[0019]其中，所述“烷基”为C1‑
C
30
的直链或支链的烷基；优选地，为C1‑
C
10
直链或支链烷基；优选地，为C1‑
C7直链或支链烷基；优选地，为C1‑
C5直链或支链烷基；优选地，选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基，1
‑
甲基丁基、2
‑
甲基丁基、3
‑
甲基丁基、异戊基、1
‑
乙基丙基、新戊基、正己基、1
‑
甲基戊基、2
‑
甲基戊基、3
‑
甲基戊基、
异己基、1,1
‑
二甲基丁基、2,2
‑
二甲基丁基、3,3
‑
二甲基丁基、1,2
‑
二甲基丁基、1,3
‑
二甲基丁基、2,3
‑
二甲基丁基、2
‑
乙基丁基、正庚基、2
‑
甲基己基、3
‑
甲基己基、2,2
‑
二甲基戊基、3,3
‑
二甲基戊基、2,3
‑
二甲基戊基、2,4
‑
二甲基戊基、3
‑
乙基戊基或2,2,3
‑
三甲基丁基；
[0020]所述“改性烷基”为烷基的任意碳原子被选自卤原子、
‑
O
‑
、
‑
OH、
‑
CO
‑
、
‑
SO2‑
、
‑
(S＝O)
‑
、伯氨基、仲氨基、叔氨基、中的至少一种基团置换所得的基团，所述改性烷基具有1～30个碳原子(可选地，所述改性烷基具有1～12个碳原子；可选地，所述改性烷基具有1～10个碳原子；可选地，所述改性烷基具有1～8个碳原子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种荧光染料，包括电子供体部分D、共轭体系E和电子受体部分A，所述荧光染料如式(I)电子供体部分
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D为(X1)(X2)N
‑
，X1、X2独立地选自氢、烷基、或改性烷基，X1，X2任选相互连接，与N原子一起形成脂杂环；共轭体系E为选自亚芳香环、亚芳香杂环中的至少一种共轭连接而形成，其中共轭体系E所含的各氢原子任选独立地被烷基取代；电子供体部分D
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中的X1、X2任选独立地和N原子一起与共轭体系E形成脂杂环；电子受体部分任选形成下式(I
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1)环状结构：其中，R1独立地选自
‑
O
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、
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S
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、和
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(NR
a
)
‑
，其中R
a
选自氢、或烷基；R2独立地选自＝O、＝S、和＝NH；R3独立地选自＝O、＝S、＝NH；X独立地选自氢、烷基或改性烷基；其中，所述“烷基”为C1‑
C
30
的直链或支链的烷基；优选地，为C1‑
C
10
直链或支链烷基；优选地，为C1‑
C7直链或支链烷基；优选地，为C1‑
C5直链或支链烷基；优选地，选自甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、仲丁基、正戊基，1
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甲基丁基、2
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甲基丁基、3
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甲基丁基、异戊基、1
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乙基丙基、新戊基、正己基、1
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甲基戊基、2
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甲基戊基、3
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甲基戊基、异己基、1,1
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二甲基丁基、2,2
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二甲基丁基、3,3
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二甲基丁基、1,2
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二甲基丁基、1,3
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二甲基丁基、2,3
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二甲基丁基、2
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乙基丁基、正庚基、2
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甲基己基、3
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甲基己基、2,2
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二甲基戊基、3,3
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二甲基戊基、2,3
‑
二甲基戊基、2,4
‑
二甲基戊基、3
‑
乙基戊基或2,2,3
‑
三甲基丁基；所述“改性烷基”为烷基的任意碳原子被选自卤原子、
‑
O
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、
‑
OH、
‑
CO
‑
、
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SO2‑
、
‑
(S＝O)
‑
、伯氨基、仲氨基、叔氨基、中的至少一种基团置换所得的基团，所述改性烷基具有1～30个碳原子(可选地，所述改性烷基具有1～12个碳原子；可选地，所述改性烷基具有1～10个碳原子；可选地，所述改性烷基具有1～8个碳原子；可选地，所述改性烷基具有1～5个碳原子；可选地，所述改性烷基具有1～2个碳原子)，所述的碳原子被置换，是指碳原子或碳原子与其上的氢原子一起被相应的基团置换；所述“脂杂环”为环上含有选自N、O、或S中的至少一种杂原子的饱和或不饱和的4～10
元单环或多环脂杂环，所述脂杂环上含有S原子时，其为
‑
S
‑
、
‑
SO
‑
或
‑
SO2‑
；所述脂杂环任选被烷基取代；所述“亚芳香环”为6～13元单环或稠合双环或稠合多环的亚芳香基团；所述“亚芳香杂环”为环上含有选自N、O、S或Si中的至少一种杂原子...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大生，
申请(专利权)人：纳莹上海生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：