[发明专利]一类以荧光素类似物为母体的荧光染料的合成和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一类以荧光素为母体的新型荧光染料，其制备方法及应用，以及利用该类荧光探针化合物在体外和体内检测生物巯基化合物，并将染料应用到细胞成像和活体实验中。 

背景技术

荧光染料作为功能性色素在科学技术的各个领域得到广泛应用，尤其在生命科学、临床医疗诊断、免疫分析检测等方面的研究在全世界备受瞩目。在众多的荧光染料中荧光素是一类被广泛应用的染料，这类染料具有大的摩尔消光系数、好的光稳定性、高的荧光量子产率等优点。 

荧光成像监测生物大分子在生命系统中最强大的技术之一，与在可见光区的吸收和发射的荧光传感器相比，近红外（NIR）范围内的染料在生命系统中的应用中是有利的生物成像试剂，由于近红外染料具有最小的光损伤，深部组织的渗透，和最小的背景的自发荧光。因此，发射红光和近红外区域的生色团近几年得到密切的关注。 

近日，被广泛使用的NIR荧光团探针的菁染料，主要是Cy5和Cy7。然而，据我们所知，菁染料有致命的缺点—特别差的耐光性能。因此，很多组竭尽他们所能，以开发新的近红外的荧光基团，他们主要基于Rhodamine B，BODIPY染料，目前已经有很多这两类荧光团的光谱可以延伸到近红外区域了，更重要的，这两类荧光团有特别好的光稳定性。例如，林伟英的研究课题组构建了长沙市近红外功能染料。Nagano的研究小组开发了系列2-Me TeR是可逆的近红外ROS荧光探针。他们设计并合成了一种新型的近红外的Si杂罗丹明荧光探针MMSiR检测次氯酸。同时，他们还开发出了一系列新的近红外波长激发的荧光染料，SiR-NIRs，这类探针是基于修饰后的Si杂罗丹明母体。与此同时，其他各组也发现了更多的新的近红外的BODIPY染料，但是，到现在为止，很少有近红外荧光素衍生物已构建的文献报道。 

荧光素染料具有良好的光化学特性，如高摩尔消光系数，较大的荧光量子产率，较好的光稳定性能。最近，荧光素衍生物与氯取代的2'，7'的位置已被广泛开发。值得注意的是，荧光素的羟基位置始终处于一种激活状态，可以很容易地进行修饰。羟基保护的荧光探针已广泛的作为有效平台建设的荧光转式传感器。许多多样化的目标检测物，包括过氧化氢，超氧阴离子自由基，半胱氨酸的基础上独特的羟基保护的过程中荧光素探针的报道。但是，这些已经报道过的探针的吸收和发射波长仍然分别约在480nm和520nm左右。据了解，短波长激发容易带来了巨大的生物样品损害，因此，在近红外范围内的吸收光谱和发射的荧光素类似物研发是一项非常可取的发展。在此，我们引入了新的战略设计一个近红外功能性荧光染料，这种染料是基于2'，7'-二氯荧光素（DCF）母体的，同时，基于D-π-A的机制。我们 预期的设计可以延长各种各样的近红外功能性染料为进一步有用的应用在生物学研究的发展战略。 

发明内容

本发明基于上述背景技术，开发一种新的荧光染料，该荧光染料具有以下优点：光稳定性好，发射波长在近“红色”区域的基于荧光素类似物为母体的一类新型荧光染料，同时本发明所述染料在生物应用方面具有一定的细胞膜通透性，长波长的特点使得光谱范围与生物样品的光谱范围有较大差异。 

在本发明的第一方面，本发明针对现有存在的荧光素染料的不足，在其基础上改进，提供了一类结构简单、长波长、且具有良好的细胞膜通透性的新化合物，其具有下列结构通式I： 

I 

通式I中： 

m为0、1、2或3； 

M选自H，K⁺，Na⁺，-R₅，-OR₁₀和-(CH₂)_n-O-R₁₀；R₁₀为C_1-18烷基，n为1-18的整数； 

R₀选自H、F、Cl、Br和I； 

R’选自H、乙酰基、丙烯酰基； 

R选自H、R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈和R₉； 

X为C(CH₃)₂、O、S或Se； 

Y^-为负离子。