[发明专利]一种非对称近红外方酸染料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，具体涉及一种非对称近红外方酸染料及其制备方法与应用。

背景技术

近红外荧光染料的发射波长在650-900 nm之间，在该范围内生物分子自身荧光较弱，可避免生物背景干扰而获得较高的分析灵敏度（施锋; 李宏洋; 彭孝军. 生物分析用近红外荧光染料研究进展. 精细化工2003, 20 (5), 268-272.），且波长>650 nm的红光可以穿透动物皮肤和组织，因此，将近红外染料作为荧光探针应用于生物分析和细胞成像中已引起了广泛关注。

方酸染料是由方酸与富电子芳基化合物或苯胺类化合物缩合生成的1,3-二取代衍生物。该类化合物的显著特征是在可见光至近红外光区有狭窄而强的吸收带和较高的量子产率。这种光电特性主要来源于分子内强烈的供体-受体-供体（donor-acceptor-donor）间的电荷迁移作用。近年来，方酸染料以其优异的光学性能、良好的光稳定性备受关注，成为功能染料研究的热点之一。由于方酸染料具有的平面结构使其在极性溶剂中容易聚集，从而引起吸收带展宽和荧光淬灭；而在解聚集过程中荧光信号通常会发生恢复或者增强，这为设计“荧光增强型”探针提供了一种有趣的新途径。早期Buncel和McKerrow等人通过吸收光谱观察了方酸染料在不同比例有机溶剂与水的混合相中形成的聚集态吸收峰，在随后的研究中又指出发色团的结构会影响染料分子在溶液中的聚集模式（Buncel, E.; McKerrow, A. J.; Kazmaier, P. M. Solvent-controlled aggregation of a photoconductive dye. J. Chem. Soc., Chem. Commun.1992, (17), 1242-1243; McKerrow, A. J.; Buncel, E.; Kazmaier, P. M. Aggregation of squaraine dyes: structure-property relationships and solvent effects. Can. J. Chem.1995, 73 (10), 1605-1615.）。2010年，Pang等人通过分子结构微小的变化，使方酸染料在含微量表面活性剂的溶液中组装得到H-聚集体和J-聚集体。形成的聚集态与生物大分子蛋白间的非共价作用力使得染料解聚集，释放荧光信号，实现了蛋白的选择性识别（Xu, Y.; Li, Z.; Malkovskiy, A.; Sun, S.; Pang, Y. Aggregation control of squaraines and their use as near-infrared fluorescent sensors for protein. J. Phys. Chem. B2010, 114 (25), 8574-8580.）。本课题组利用配体二硫代氨基甲酸酯（dithiocarbamate，DTC）对重金属离子良好的亲和能力，设计了汞离子配位诱导解聚集型方酸染料比色荧光双响应探针。Hg²⁺与染料分子侧链DTC的结合形成空间位阻，引起染料解聚集，并使得溶液颜色由紫红色变为蓝色，溶液荧光强度增强700倍，对汞离子的检测限可达到7.1 nM（Chen, C.; Wang, R.; Guo, L.; Fu, N.; Dong, H.; Yuan, Y. A squaraine-based colorimetric and “turn on” fluorescent sensor for selective detection of Hg²⁺ in an aqueous medium. Org. Lett.2011, 13 (5), 1162-1165.）。但由于生物大分子大多是水溶性的，所以方酸染料在生物医学领域的应用不仅需要具有良好的光谱性能，更需要具有良好的水溶性。但是目前大多数方酸染料的水溶性较差，限制了其在生物医学方面的应用。