[发明专利]水溶性不对称吲哚菁荧光染料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于有机化学领域，具体涉及一种含醚链结构的水溶性不对称吲哚菁荧光染料，同时还涉及该荧光染料的制备方法。

背景技术

Williams于1856年发现了菁染料(亦称花菁)，1873年，Vogel发现该类染料具有异常灵敏的感光能力，从此，菁类染料在生物分析、化学分析、光谱增感、太阳能电池等方面的应用研究日新月异。菁类染料具有光谱范围广（550nm～1200nm）、摩尔消光系数高（可达10⁵L·mol^-1·cm^-1）、荧光量子产率较高、选择性高以及灵敏度高等良好的特性。随着生物技术和荧光标示技术的飞速发展，菁染料已在DNA、蛋白质及核酸的分析检测中有广泛应用。此类化合物中最具代表性的当属荧光发射波长不同、含有磺酸基的一系列水溶性菁染料，AmershanPharmacia Biotech公司首先将其商标注册为Cy3、Cy5和Cy7，目前已作为新一代商品化荧光标示剂，在生物芯片、分子信标等方面都得到了重要应用。

但是，水溶性不对称菁染料仍存在很多不足之处，比如：1）不对称水溶性吲哚菁染料的分子极性通常较大，合成时副反应多；副产物极性相近，产物的分离提纯相当困难。2）市售商品大都依赖国外进口，价格昂贵。3）菁染料的光稳定性受染料的结构、氧气及氧浓度的大小影响。在氧的存在下，菁染料很容易发生光氧化反应而褪色。在吲哚菁染料中，分子的共轭甲川链越长，染料的稳定性越差。三甲川吲哚菁染料在20℃下可保存四年之久，而对称五甲川和不对称五甲川菁染料暴露在空气中颜色很容易由蓝变紫，最后消失；七甲川菁染料的稳定性更差。染料的光稳定性差，影响了生物分析的可靠性，也不利于储存。4）染料的水溶性对其荧光标示性能有较大影响。染料的水溶性越小，染料在水中自聚集倾向越大，从而引起荧光猝灭，使染料在水中的荧光强度下降，荧光量子产率降低，不利于水相中生物分子的荧光标记。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种水溶性不对称吲哚菁荧光染料，同时还提供了相应的制备方法。

基于上述目的，本发明采取了如下技术方案：水溶性不对称吲哚菁荧光染料，具有如下通式：

其中n=1，2，3。

所述水溶性不对称吲哚菁荧光染料的制备方法，包括以下步骤：

（1）合成N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚：将2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚、有机钾盐、3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基苄溴依次加入醇溶剂中，在惰性气体保护下回流反应20-40h，反应结束后蒸出溶剂，以甲醇/二氯甲烷混合溶剂为洗脱剂、用硅胶分离柱分离产物，得红色固体；

（2）合成目标产物：将N-羧苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚、N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚以及缩合剂溶于乙酸/乙酸酐混合溶剂中，加入吡啶或嘧啶，惰性气体保护下反应1-6h，反应温度控制在60-100℃，反应结束后冷却，加醇溶剂稀释后加入乙酸乙酯析出沉淀，抽滤，以甲醇/乙腈混合溶剂为洗脱剂、用反相硅胶填料分离柱分离产物，分出三个色带，接收第二个色带，即得目标产物；所述缩合剂为N,N′-二苯基二甲脒、β-苯胺基丙烯醛缩苯胺盐酸盐或戊二烯醛缩二苯胺盐酸盐。

所述步骤（1）中2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚、有机钾盐以及3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基苄溴的摩尔比为1:1-3:1-3。

所述步骤（2）中N-羧苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚、N-(3,5-二(2-(2-甲氧乙氧基)乙氧基)乙氧基)苄基-2,3,3-三甲基-5-磺酸基-3H-吲哚及缩合剂的摩尔比为1:1:1。

所述醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇。

步骤（1）所用有机钾盐为乙酸钾。

步骤（1）中所用洗脱剂为体积比1﹕2的甲醇/二氯甲烷混合溶剂。

步骤（2）中所用洗脱剂为体积比1﹕4-5的甲醇/乙腈混合溶剂。