一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料及其制备方法和应用，通过使用咔唑及吩嗪类化合物对七甲川花菁染料进行中位取代，通过取代基团对其荧光发射、活性氧产生及放出热量的途径进行调控，从而提升染料分子的成像、光动力或光热效果，同时还具有良好的生物相容性和较低的细胞毒性，可以用于生物和医药领域当中。和医药领域当中。和医药领域当中。

【技术实现步骤摘要】
一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及有机染料
，尤其涉及一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]癌症是世界上最常见的威胁生命的疾病之一，近几十年来，其发病率一直保持上升趋势。目前，应用最广泛的癌症治疗方法是手术切除、化学治疗和放射治疗。虽然这些治疗可以在一定程度上减缓癌症的进展，但它们对人体的危害极大，并导致患者的生活质量急剧下降。因此，研究有效的癌症治疗策略迫在眉睫。得益于光学器件和光学技术的进步，包括利用荧光成像、光声成像(PA)等成像手段以及光动力治疗(PDT)和光热治疗(PTT)等光疗手段在癌症的监测和治疗领域引起了广泛的关注。
[0003]七甲川花菁(Cy7)染料是一类重要的有机小分子染料。目前，七甲川花菁染料及其应用于生物识别成像、以及肿瘤光动力和光热治疗等方面的研究应用受到广泛重视。七甲川花菁染料不仅具有优秀的生物相容性，同时还具有高的摩尔消光系数、处于近红外区域的吸收和发射波长以及固有的光动力和光热能力。其中，吲哚菁绿(ICG)已经被美国食品和药物管理局(FDA)批准并广泛用于肿瘤成像和光疗。然而，这些基于七甲川花菁染料的光热试剂在光疗中并不令人满意，这主要是因为它们固有的光动力或光热转化能力较弱。
[0004]根据Jablonski能级图，有三种过渡途径可以衰减单线态激发物质的能量。第一种是发射荧光。第二个是通过系间窜越(ISC)形成三重态激发态并继而生成活性氧(ROS)用于光动力治疗。第三个是通过非辐射弛豫的途径产生热量并用于光热治疗。由于激发物质对一个分子的能量通常是固定的，因此三个激发能量耗散过程往往处于竞争关系中。因此，可以通过能量转化的角度研究设计具有优良的成像、光动力或光热效果的花菁染料。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的基于七甲川花菁染料固有的光动力或光热转化能力较弱的问题，本专利技术提供一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料及其制备方法和应用，通过使用咔唑及吩嗪类化合物对七甲川花菁染料进行中位取代，通过取代基团对其荧光发射、活性氧产生及放出热量的途径进行调控，从而提升染料分子的成像、光动力或光热效果，同时还具有良好的生物相容性和较低的细胞毒性，可以用于生物和医药领域当中。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料，具有通式I的结构：
[0007][0008]式I中，R1选自一种如下结构式的基团：
[0009][0010]R2选自具有1
‑
18个碳的烷基、具有1
‑
18个碳的羟基、具有1
‑
18个碳的羧烷基、具有1
‑
18个碳的烷基磺酸根或烷基磺酸盐、芳基、芳基磺酸根或芳基磺酸盐中的任意一种；
[0011]R3选自氢、卤素、具有1
‑
8个碳的烷基、具有1
‑
8个碳的羟基、具有1
‑
8个碳的羧烷基、芳基、烷基磺酸根或烷基磺酸盐、芳基磺酸根或芳基磺酸盐中的任意一种。
[0012]更进一步地，R2选自具有1
‑
18个碳的烷基、具有1
‑
18个碳的羧烷基、具有1
‑
18个碳的烷基磺酸根或烷基磺酸盐中的任意一种；优选地，R2选自具有1
‑
18个碳的烷基、具有1
‑
18个碳的烷基磺酸根或烷基磺酸盐；
[0013]R3选自氢、卤素、具有1
‑
8个碳的羧烷基、烷基磺酸根或烷基磺酸盐中的任意一种；优选地，R3选自氢、卤素、羧基、磺酸基或磺酸盐。
[0014]进一步地，所述R1选自咔唑、吩噁嗪、吩噻嗪、吩硒嗪或吩碲嗪。
[0015]为了实现上述目的，本专利技术的还提供了如下技术方案：一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料的制备方法：
[0016][0017]所述制备方法包括如下步骤：
[0018](1)在第一有机溶剂中，将含R3取代的2,3,3
‑
三甲基吲哚Y
‑
1与N烷基化试剂反应，反应温度为60
‑
90℃，反应时间为3
‑
48h，得到含N
‑
R2取代侧链的Y
‑
2，Y
‑
2经有机溶剂进行重结晶，得纯化后的Y
‑
2；所述N烷基化试剂选自含R2取代的烷烃或卤代烷烃；
[0019](2)将步骤(1)制得的Y
‑
2和2
‑
氯
‑3‑
(羟基亚甲基)
‑1‑
环己烯
‑1‑
甲醛与第二有机溶剂混合，在80
‑
130℃下反应1
‑
24h，反应结束后旋蒸除去溶剂，并经硅胶柱纯化，得到中间产物Y
‑
3；
[0020](3)将步骤(2)制得的中间产物Y
‑
3、含有R1的化合物、醋酸钯、三叔丁基磷和叔丁醇钠、第三有机溶剂混合均匀，在50
‑
120℃下反应24
‑
72h，反应结束后旋蒸除去溶剂，并经高效液相制备色谱纯化得到咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁类荧光化合物I。
[0021]更进一步地，所述重结晶溶剂选自甲醇、乙醇、乙腈、乙酸乙酯、乙醚、丙酮和丙醇中的至少一种。
[0022]进一步地，在步骤(1)中，所述含R3取代的2,3,3
‑
三甲基吲哚Y
‑
1与N烷基化试剂的摩尔比为1:1
‑
10；
[0023]第一有机溶剂选自丙酮、乙醇、乙腈、苯、甲苯和邻二氯苯中至少一种。
[0024]进一步地，在步骤(2)中，Y
‑
2和2
‑
氯
‑3‑
(羟基亚甲基)
‑1‑
环己烯
‑1‑
甲醛的摩尔比为1:1
‑
3；
[0025]第二有机溶剂选自选自苯、甲苯、邻二氯苯、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙酸和乙酸酐中至少一种。
[0026]进一步地，在步骤(3)中，Y
‑
3、含有R1的化合物、醋酸钯、三叔丁基磷和叔丁醇钠的摩尔比为1:1
‑
2:0.1
‑
0.5:0.3
‑
0.5:1
‑
2；
[0027]第三有溶剂选自苯、甲苯或邻二氯苯。
[0028]进一步地，在步骤(1)中，所述含R3取代的2,3,3
‑
三甲基吲哚Y
‑
1与N烷基化试剂的摩尔比为1:2
‑
5。
[0029]为了实现上述目的，本专利技术的还提供了如下技术方案：一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料的应用，所述应用是在细胞/肿瘤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料，其特征在于，具有通式I的结构：式I中，R1选自一种如下结构式的基团：R2选自具有1
‑
18个碳的烷基、具有1
‑
18个碳的羟基、具有1
‑
18个碳的羧烷基、具有1
‑
18个碳的烷基磺酸根或烷基磺酸盐、芳基、芳基磺酸根或芳基磺酸盐中的任意一种；R3选自氢、卤素、具有1
‑
8个碳的烷基、具有1
‑
8个碳的羟基、具有1
‑
8个碳的羧烷基、芳基、烷基磺酸根或烷基磺酸盐、芳基磺酸根或芳基磺酸盐中的任意一种。2.根据权利要求1所述的一类咔唑及吩嗪类化合物中位取代花菁染料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)在第一有机溶剂中，将含R3取代的2,3,3
‑
三甲基吲哚Y
‑
1与N烷基化试剂反应，反应温度为60
‑
90℃，反应时间为3
‑
48h，得到含N
‑
R2取代侧链的Y
‑
2；所述N烷基化试剂选自含R2取代的烷烃或卤代烷烃；(2)将步骤(1)制得的Y
‑
2和2
‑
氯
‑3‑
(羟基亚甲基)
‑1‑
环己烯
‑1‑
甲醛与第二有机溶剂混合，在80
‑
130℃下反应1
‑
24h，得到中间产物Y
‑
3；(3)将步骤(2)制得的中间产物Y
‑
3、含有R1的化合物、醋酸钯、三叔丁基磷和叔丁醇钠、第三有机溶剂混合均匀，在50
‑
120℃下反应24
‑
72h，得到咔唑及吩...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜健军，潘静巍，刘圆，李鑫，樊江莉，彭孝军，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：