[发明专利]一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针，其结构式如下式I所示：本发明的近红外荧光探针是在近红外波长区域有较强的发射，其光热性质和化学稳定性都比较高。本发明所述的近红外荧光探针制备方法简单、荧光量子产率高和斯托克斯位移大，在发展近红外荧光探针和生物荧光成像中具有重要的应用前景。其中，X为O或S。

技术领域

本发明涉及一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用，属于近红外荧光探针技术领域。

背景技术

生物光学成像由于检测仪器发展成熟、灵敏度高、对比度高、分辨率高、成像直观、成像速度快和无损检测等优点被广泛应用于医学生物研究。依据检测方式的不同生物光学成像可分为荧光成像、生物发光成像、光声成像、光学断层层析成像等，其中，荧光成像(Fluorescent Imaging)是采用荧光报告基团(GFP、RFP及Cyt等)或荧光染料进行标记，是生物医学领域研究的重要手段，可用于研究目标分子的所在位置及浓度等，能在细胞水平获得更高的分辨率等优势。荧光探针分子由于其合成简单、灵敏度高、选择性好、响应时间短、可直接观察等优点，在分子、离子检测和细胞成像技术中得到广泛的研究和应用。而近红外(near-infrared，NIR)荧光染料标记技术由于较低的组织自发荧光和较强的组织穿透能力等特点，通过荧光染料标记可以对目标细胞进行实时、连续检测，在小动物活体成像方面具有广阔的应用前景，目前正逐步应用于细胞标记示踪研究。

咔唑是一类含有富电子的含氮杂环化合物，具有大的π共轭刚性平面结构，这种独特的结构使其及衍生物表现出了许多优异的光电性能和生物活性。有机双杂环分子，特别是噻吩和呋喃这两类化合物及其它们的衍生物在医药领域和光电功能材料中都有着广泛的应用。目前已发展的近红外有机荧光探针要么斯托克斯位移较小，为10-20nm左右，会导致部分发射光被自吸收，造成荧光淬灭；要么荧光量子产率低，这些都会造成生物荧光成像中的对比度大大下降。

中国专利文献CN107501207A公开了一种基于噻吩嗪的近红外荧光染料及其合成方法和应用。该近红外荧光染料由10-乙基噻吩嗪-3-甲醛与4-(氰基甲基)苄腈通过缩合反应而得到。本发明所述的近红外荧光染料可对溃疡型结直肠炎动物模型进行荧光成像。该荧光探针发射波长较短、斯托克斯位移较小的缺陷。

因此发展具有大斯托克斯位移和发射波长较大的近红外有机荧光探针，可极大地提高荧光成像的精确度，这是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的不足，尤其是目前近红外有机荧光探针斯托克斯位移较小、发射波长较短的难题，本发明提供一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针及其制备方法与应用。

本发明提供的基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针具有斯托克斯位移大、发射波长较长和良好的化学稳定性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：

一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针，其结构式如下式Ⅰ所示：

其中，X为O或S。

根据本发明优选的，当X为O时，为具有呋喃结构的咔唑基有机双杂环近红外荧光探针：2-(2，6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)呋喃-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈，结构式如下式Ⅱ所示：

根据本发明优选的，当X为S时，为具有噻吩结构的咔唑基有机双杂环近红外荧光探针：2-(2，6-双((E)-2-(5-(9H-咔唑-9-基)噻吩-2-基)乙烯基)-4H-吡喃-4-亚烷基)丙二腈，结构式如下式Ⅲ所示：

一种基于咔唑基的有机双杂环近红外荧光探针的制备方法，包括步骤如下：