[发明专利]一种氰基取代的不对称菁类化合物，其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及精细化工领域中一类新的荧光染料、制备方法及其应用，特别是涉及一类氰基菁类荧光染料、其制备方法，以及利用该荧光染料、其缀合物或其组合物在生物染色方面的应用。

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。目前，菲啶类(EB、PI)、吖啶类(AO)、咪唑类(Hoechst、DAPI)和花菁家族类(Cy、TOTO、SYTO)等商品化荧光染料在基因组学技术、核酸定量检测、血细胞分析等领域中都起到了重要的作用。然而，这些染料都各自存在着应用的局限性。其中大部分荧光染料不能进入活细胞。能进入活细胞的商品化染料目前只有Hoechst、SYTO等。但是Hoechst33258，Hoechst3458等，与DNA结合后，在紫外光激发放下产生蓝色荧光。由于紫外光对细胞内的核酸、蛋白等组分会造成严重的损伤，因此这类荧光在荧光显微技术中的使用受到光激发时间的限制[Davis SK,Bardeen C,J.Photochem Photobiol2003;77:675–679]。此外，在紫外区进行荧光检测时，生物样品在这个区间的吸收使光进入生物组织内部变得困难，同时生物样品中某些成分的自发荧光形成很强的背景干扰，使检测效率大大降低。而SYTO系列，Stokes位移较小，造成背景干扰和荧光的自淬灭，同时其传统的菁染料结构，稳定性也是其不可忽视的缺陷。因此，研究开发出具有良好荧光光谱性能（如稳定性高、Stokes位移大等），毒性小，活细胞通透性的新型荧光染料仍然是推动荧光分析技术和生命科学等领域发展的关键和核心。

因此，需要开发新的荧光染料，该荧光染料应当具有以下优点：在不存在核酸时具有较低的荧光背景，与核酸结合后具有较高的荧光量子产率，且对核酸以外的生物分子无亲和力；具有较好的光稳定性；具有良好的细胞膜通透性；光谱范围与生物样品的光谱范围有较大差异。

发明内容

本发明针对现有技术中大部分荧光染料活细胞通透性低、受光激发时间的限制、检测效率低等不足，在其基础上改进，提供了一类结构简单、灵敏度高、光稳定性好、荧光量子产率高、且具有良好的细胞膜通透性的菁类化合物。

本发明的另一目的在于提供一种上述化合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述化合物作为荧光染料的应用。

为实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种氰基取代的不对称菁类化合物，具有通式Ⅰ的结构：

通式Ⅰ中：R₁、R₂各自独立地选自H、C_1-18饱和烷基、C_1-18不饱和烷基、OR₅或卤素；

R₃、R₄各自独立地选自C_1-6饱和烷基、C_1-6不饱和烷基或-CH₂CH₂OR₅；

R₅选自H或C_1-6烷基；

Y^-为卤素离子。

优选的技术方案中，R₁、R₂各自独立地选自H、OR₅或卤素；R₃、R₄各自独立的选自C_1-4饱和烷基、C_1-4不饱和烷基或-CH₂CH₂OR₅；R₅优选自H或C_1-2烷基。

对于以上所述的所有技术方案，更优选为R₃选自C_1-4饱和烷基或-CH₂CH₂CH=CH₂；R₄选自C_1-2烷基或-CH₂CH₂OH；

本发明所述氰基取代的不对称菁类化合物优选自化合物C、D和E：

本发明所述氰基取代的不对称菁类化合物的制备方法，包括以下步骤：

①第一中间体的制备：以具有结构通式为Ⅱ的化合物与R₄Y反应，得到具有结构通式为Ⅲ的第一中间体；