[发明专利]一种荧光染料的制备方法及水溶性近红外荧光探针

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光染料的制备方法及水溶性近红外荧光探针，尤其涉及一种荧光染料的制备方法及高荧光量子效率的水溶性近红外荧光探针，属于化学合成技术领域。

背景技术

以早期诊断和精准医疗为目的的生物成像技术是肿瘤诊断和治疗中极为重要的技术。目前已有的成像技术，如电子计算机断层扫描(CT)、核磁共振成像(MRI)和超声定位成像等，很难对生物组织进行精细成像，而且如CT这样的技术，采用强剂量辐射射线，对人体的伤害较大。利用荧光标记和计算机辅助成像，不仅可以对较大组织的精准成像，还可以实现小的生物单元(如细胞等)的成像，另外还能对所标记的生物单元进行跟踪。所以，荧光成像技术，不仅可以用于医学上进行诊断和精准治疗，还可以在实验室中用于分子生物学研究。

荧光材料是生物成像技术的关键之一。通过分子设计，获得具有较好的生物相容性、较高的荧光量子效率和较长的发射波长的荧光染料，对该技术的发展具有重要的意义。目前已发展的荧光染料按照发光机理分类有聚集诱导淬灭(ACQ)、聚集诱导发光增强(AIE)以及电荷转移发光(CT)等类型。通过分子设计，不仅可以对荧光探针的发光特性进行调控，还可以改善探针的生物相容性和特异性识别功能。因此，本发明的研究目的就是要发展荧光探针的制备方法和设计高效的探针材料。

发明内容

本发明旨在以生物成像为背景，克服现有生物成像技术领域的强剂量辐射对人体的伤害，通过对荧光染料制备的探索，提出了一种荧光染料的制备方法及水溶性近红外荧光探针，该荧光染料水溶性和生物相容性较好、荧光量子效率较高和发射波长较长，制备的近红外荧光探针具备水溶性及荧光量子效率高的特点。

一种荧光染料制备方法及水溶性近红外荧光探针，包括一种荧光染料的制备方法以及基于该方法制备的具有高荧光量子效率的、水溶性近红外荧光探针；该系列近红外荧光探针，即目标产物的化学结构通式为：

其中，N是氮元素，O是氧元素；R₁为具有聚集诱导发光特性的共轭基团，优选为四苯乙烯；R₂为端基为离子的C3-C15之间的烷基链，或聚合度为5-20之间的聚乙二醇，抑或多条链的3-15之间的聚乙二醇，优选为含有多条聚乙二醇链条的官能团；

一种荧光染料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一、以苝二酐作为起始原料，将苝二酐与四苯乙烯通过Suzuki coupling反应共轭联结形成较大的共轭结构，并将此共轭结构作为主体发光单元；

步骤一具体又主要包括1,7二溴苝-3,4:9,10-四羧酸二酐(cpd1)和1,7-二(4-(1,2,2-三苯基)乙烯基)苯基-3,4：9,10-四羧酸苝二酐(cpd2)的制备，具体为：

步骤1.1在惰性气体保护下，将苝二酐在强酸催化下与溴发生反应；

其中，投料摩尔比，即苝-3,4:9,10-四羧酸二酐：溴的比例为1:1～10；

步骤1.2高温搅拌后，冷却至室温，得到反应物混合溶液；

步骤1.3将步骤1.2输出的反应物混合溶液再进行中和、萃取和柱层析分离得到产物cpd1；

步骤1.4在惰性气体保护下，将步骤1.3制备的cpd1、三甲基锡-四苯乙烯和Pd(PPh₃)₄在甲苯中反应；

其中，cpd1、三甲基锡-四苯乙烯和Pd(PPh₃)₄及甲苯的投料比控制在1:2～5：0.01～0.3；

步骤1.5加热回流；

步骤1.6步骤1.5加热回流得到的粗产物用柱层析分离，得到cpd2；

至此，经过步骤1.4到步骤1.6，得到cpd2；

步骤1.7在惰性气体保护下，将cpd2与端基为胺的化合物1:2～10在N-甲基-2-吡咯烷酮溶剂中共混反应；

步骤1.8步骤1.7的共混反应结束后，再冷却至室温，除去溶剂后，粗产物通过硅胶柱纯化；

至此，从步骤1.1到步骤1.8得到了步骤一的最终产物，也就是苝二酐与四苯乙烯通过Suzuki coupling反应共轭联结形成较大的共轭结构，此共轭结构被作为主体发光单元；

步骤二、在步骤一制成的主体发光单元基础上，在主体发光单元中cpd2的酸酐位置与端胺反应偶联卤代烷烃，制备强极性的烷基吡啶溴鎓盐；此步骤二又包括cpd2的卤代烷烃化合物和吡啶溴鎓的制备，具体为：