[发明专利]一种近红外荧光染料及其制备方法和应用

说明书

本发明属于荧光探针和细胞成像领域，具体涉及一种近红外荧光染料及其制备方法和应用。本发明所制备的荧光染料是由酚羟基为给体（D），萘乙烯为共轭桥(π)，氰基环内酯为受体(A)组成的D‑π‑A型结构，由于分子内电荷转移作用的影响，荧光染料的最大吸收波长达到687nm，最大发射波长达到716nm，均在近红外区，在PBS（pH 7.4）中的荧光量子产率可达到3.2%。这种长波长的吸收和发射性质，使得该染料用于荧光成像时，能有效增加信号在组织内的穿透深度，并降低生物背景荧光的干扰和对生物体的光致毒性，而且该染料具有良好的化学稳定和光稳定性，能够减少在生物应用中的降解，提高成像的质量。

技术领域

本发明属于荧光探针和细胞成像领域，具体涉及一种近红外荧光染料及其制备方法和应用。

背景技术

荧光成像技术由于时空分辨率好、灵敏度高、损伤小等优势在生物分析领域受到了极大的关注，广泛用于细胞内离子、小分子、蛋白质（酶）、核酸、多糖等的分析和检测。作为成像用的基本工具——荧光探针，其性能在很大程度上决定了荧光成像的效果。而荧光探针的信号报告基团一般由荧光染料组成，也就是说荧光染料对于生物荧光成像的效果至关重要。为了降低生物背景荧光的干扰和增加信号在组织内的穿透深度，用近红外发光的荧光染料构建探针则非常有意义，在生物成像领域，一般认为近红外光的波长范围为650-1000nm，它一方面能降低生物背景荧光的干扰，另一方面能增加信号在生物组织内的穿透深度。

专利CN 110194900 B提供了一种基于强给体（二乙基氨基）和强受体（三氟甲基修饰的TCF）的近红外发光染料，其最大发射波长达667nm，但是遗憾的是其最大吸收波长为602nm仍在可见光范围内。一般情况下，荧光团的最佳激发波长在其最大吸收波长附近，如果激发波长过短，激发光的穿透深度不够，深层次组织内的探针就无法被激活，这时候即使发射的荧光信号穿透深度很深，也无法达到预期的效果，而且较短的激发波长对组织的光毒性更大。除此之外，荧光团的稳定性也是很重要的因素，上述专利中采用了三氟甲基修饰的TCF（含三个氰基和一个三氟甲基）为受体，其缺电子能力很强，虽然有利于分子内的电荷转移作用，使得发射波长红移，但同时也会导致其最低未占分子轨道（LUMO）能级很低，在生物应用中可能受到亲核性组分的进攻从而发生降解，而且其光稳定性也并不是特别理想。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种吸收波长和发射波长均在近红外区，且化学稳定性和光稳定性良好，荧光量子产率高的荧光染料及其制备方法和应用。

本发明解决问题的技术方案是，提供一种近红外荧光染料，该染料的结构式如下：

本发明还提供了一种近红外荧光染料的制备方法，所述荧光染料由4-羟基-1-萘甲醛和氰基环内酯单体在催化剂的催化作用下发生Knoevenagel缩合反应制得。

优选地，所述4-羟基-1-萘甲醛、氰基环内酯单体和催化剂的投料摩尔比为1 :1:（0.1-0.3）。

优选地，于惰性气体保护下进行反应。

优选地，Knoevenagel缩合反应的反应温度为60-120℃，反应12-24h。

优选地，反应溶剂为有机溶剂。

优选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇、四氢呋喃、乙腈、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺和甲苯中的一种或多种。

优选地，所述催化剂包括哌啶、吡啶、四氢吡咯、醋酸、醋酸铵、醋酸钾中的一种或多种。

优选地，还包括以下步骤：将反应产物经硅胶柱层析纯化后，得到近红外荧光染料。

本发明另一个目的是提供一种近红外荧光染料在活细胞荧光成像的应用。

本发明的有益效果：