[发明专利]一类近红外脂滴荧光染料及其的合成方法和应用

说明书

本发明提供了一类近红外脂滴荧光染料及其合成方法和应用，该荧光染料是基于苝酰亚胺，在供电基一端引入环己二胺设计合成的一类高亮度近红外荧光染料，其结构式如(1)所示，环己二胺的强供电性大幅度提升了染料的荧光激发与发射波长，这导致这类染料在乙醇中的激发波长达到了710nm以上，荧光发射达到750nm。此外，环己二胺在增加分子刚性结构的同时使分子对称性得到提升，这使得染料对溶剂极性极不敏感，且半峰宽只有45nm。这类染料在不同溶剂的荧光量子产率均达到0.4以上，摩尔消光系数达到50000M^‑1cm^‑1左右。本项目设计的高亮度近红外染料对细胞毒性小，组织穿透深，能够广泛应用于组织及活体成像。

技术领域

本发明属于用于脂滴标记的荧光染料领域，具体涉及一类近红外脂滴荧光染料及其合成方法和应用。

背景技术

脂滴是由磷脂单分子层及中性脂(三酰基甘油、甾醇酯等)构成的疏水核，是机体内各组织细胞脂肪存储的主要形式，在膜的运输、蛋白降解、病毒识别等过程中起着重要作用。然而在不同组织与细胞中，脂滴具有特异性，其数目、大小、分布并不相同，从100nm到100μm大小不一；同一细胞内随其生理环境条件变化其脂滴的数目与尺寸变化也很快。这就需要脂滴的监测需要高的时间及空间分辨率，同时需要在细胞、组织甚至活体中实现原位分析。

近几年有机小分子荧光染料凭借其高时空分辨率及原位分析的优势被广泛应用于脂滴相关研究中，用于脂滴的示踪、定量分析等。然而，目前商业脂滴染料的荧光发射很难进入到近红外区，这也导致组织及或体内对脂滴的研究受到极大限制。例如：应用最广泛的商业脂滴染料尼罗红与BODIPY515，二者合适的激发均在488nm，发射在500-580nm，这一波段活细胞内存在较高荧光背景，且这一波长很难穿透500μm以上样本。此外，商业脂滴染料多以氟硼吡咯为荧光母体，光稳定较差。因此，近红外区的尤其700nm以上脂滴染料存在巨大空白，亟待借助这类染料实现脂滴在组织及活体层次的相关研究。

发明内容

本发明的目的是提供一类近红外脂滴荧光染料的合成及应用。

本发明提供一类近红外脂滴荧光染料，以苝酰亚胺为荧光基团，在其9,10- 位引入环己二胺结构，使得荧光激发波长及荧光发射波长红移至近红外区。该荧光染料对多种细胞进行染色后能特定的标记细胞内脂滴，具有波长长、染色浓度低、快速染色、生物相容性好等特点，能够用于活细胞、活体成像。

一类近红外脂滴荧光染料，该荧光染料具有如下结构：

其中R₁为

一类近红外脂滴荧光染料，该染料荧光发射波长达到750nm，荧光亮子产率达到0.4，能够广泛应用于组织及活体成像。

一类近红外脂滴荧光染料的合成方法，用于脂滴标记的荧光染料合成路线，如下：

具体合成步骤如下：

(1)中间体N-烷基-9,10-二溴-1,6,7,12-四氯苝酰亚胺的合成：

将9,10-二溴-1,6,7,12-四氯苝酰亚胺与二甘醇胺或丁胺溶于N-甲基吡咯烷酮与冰醋酸混合液中；将反应液加热至100-140℃，搅拌1-10h；将反应液泠却至室温后倒入冰水中抽滤得黑色固体，真空干燥，经200-300目二氧化硅硅胶柱分离，以体积比1:0.25～6的二氯甲烷和石油醚为洗脱剂，减压除去溶剂得深红色固体N-烷基-9,10-二溴-1,6，7,12-四氯苝酰亚胺；

其中，9,10-二溴-1,6,7,12-四氯苝酰亚胺与二甘醇胺或丁胺的质量比为 1-10:1；9,10-二溴-1,6,7,12-四氯苝酰亚胺的质量与N-甲基吡咯烷酮与醋酸混合液的体积比为1:20-120(g：mL)；N-甲基吡咯烷酮与冰醋酸的体积比为1-3:3-4。