[发明专利]花菁染料的合成方法及作为酸碱响应的荧光试剂上的应用

说明书

本发明涉及花菁染料的合成制备技术，具体涉及一种对酸碱有显著响应的花菁染料的设计合成，检测了该花菁染料在不同pH的PBS溶液中的吸收光谱和荧光光谱。测试发现在酸性和碱性条件下，该化合物的吸收和荧光光谱发生了明显的变化，适用于对癌细胞的检测。

技术领域

本发明涉及一种荧光染料的合成方法，具体为花菁染料作为酸碱响应的荧光染料的合成及其应用。

背景技术

花菁染料是一种近红外荧光染料，由含两个氮原子的杂环和多甲川链组成，其发射和吸收波长均在600-800nm之间，能有效减少生物样品由于自吸收与自发荧光身所带来的背景干扰。除此之外，花菁染料摩尔消光系数大，荧光量子产率高，水溶性好，生物相容性好，这些优点使它更适合应用在生物环境的分析中。而在生物环境中，pH是一个重要的参数，它的改变与病理学状态息息相关，是某些疾病诊断的一个重要依据(例如，癌细胞一般是酸性环境)。因此，设计一种酸碱响应的花菁染料在医学研究上有重大的意义。

但是，传统花染料通过增加聚甲川链来增加其激发波长和发射波长，容易造成染料的光稳定性降低和光漂白性增加等问题，而功能化花菁染料具有多个修饰位点，可以通过分子设计，合成得到不同官能化的菁染料。但是功能化的菁染料产率低，价格高；尤其是大Stokes位移的不对称结构的花菁染料，合成难度更大，限制了其应用。因此，本发明通过Knoevenagl缩合反应在吡咯的1位和3位连接两个含氮杂环，提供了一种简单高效的花菁染料的合成方法。

发明内容

针对上述问题，本发明的技术方案通过Knoevenagl缩合反应在吡咯的1位和3位连接两个含氮杂环，提供一种花菁染料的合成方法，工艺步骤：

(1)氮气保护下，将N-乙酰甘氨酸溶解在DMF中，在冰盐浴下缓慢滴加三氯氧磷，室温下反应0.5-3h，再升温至80-100℃下反应3-5h(优选条件为，在室温下反应时间为1h，再升温至90℃下反应4h)，反应结束后将反应液缓慢倒入冰水中，经中和、萃取柱层析提纯，得到淡黄色固体粉末，即为3,5-二氯-1H-吡咯-2,4-二甲醛；所述的N-乙酰甘氨酸、三氯氧磷的摩尔比为1：2.5-5。

(2)将吲哚和碘甲烷溶解在乙腈中，70-90℃下搅拌反应1-3h(优选条件为吲哚和碘甲烷在乙腈中80℃下搅拌反应2h)，反应完成后冷至室温，过滤、洗涤，得到淡粉色固体粉末，即为1,2,3,3,-四甲基吲哚盐；吲哚、碘甲烷的摩尔比为1：2-4。

(3)将3,5-二氯-1H-吡咯-2,4-二甲醛和1,2,3,3,-四甲基吲哚盐溶解在无水正丁醇中，在100-140℃下反应4-6h(优选条件为120℃下反应5h)，反应结束后旋蒸除去正丁醇，柱层析提纯，得到灰黑色固体粉末，即为花菁染料，3,5-二氯-1H-吡咯-2,4-二甲醛和1,2,3,3,-四甲基吲哚盐的摩尔比为1：1.5-3.5。

上述反应步骤(1)中，DMF要干燥，反应温度不可过高，防止高温下DMF分解。

上述反应步骤(2)中，碘甲烷要过量，取用的时候要小心，如果是夏天泡在冰水中再取，防止温度过高快速挥发。

上述反应步骤(3)中，正丁醇要重蒸除水，反应时可加分水器除水。

本发明合成得到的产品采用磁共振氢谱与碳谱验证了上述产品的结构。同时，本发明将所制备得到的花菁染料作为酸碱响应的荧光试剂上的应用。测试发现，该化合物具有两个荧光通道，分别为875nm-900nm和500nm-650nm，在这两个荧光通道内，都是pH在3到5之间荧光开启响应，而溶酶体的正常pH为4.5-5.5，引起该化合物荧光开启响应，即该化合物可以用于生物体内。

附图说明

图1为实施例1所得到的花菁染料的核磁共振氢谱图。