[发明专利]喹啉类水溶性近红外发光方酸菁染料及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明属水溶性近红外发光方酸菁染料及其制备和应用领域，特别是涉及喹啉类水溶 性近红外发光方酸菁染料及其制备和应用。

背景技术

自从1965年Triebs和Jacob首次报道了用吡啶和方酸合成了第一个难溶的吡啶方酸菁 染料以来，方酸菁染料以其独特的D-π-A-π-D型共轭体系的两性离子结构，具有良好的光 电性质，如强吸光度(ε≥10⁵L mol^-1cm^-1)、吸收或发射波长范围广(从可见光到近红外区 域)、高吸光系数、高发光量子产率及光稳定性好等引起国内外众多科学者的关注和重视。 新型多功能的方酸菁染料不断被报道设计合成，已广泛应用于荧光标记、生物探针等领域。 如：1997年，Yasemin G等人合成了N，N-二羧基取代的苯胺类方酸菁染料，结构式为：

以其水溶性好，对氢离子相应灵敏度高等优点，是很好的氢离子荧光探针。

1998年，Umut Oguz a等人含冠醚的方酸菁染料，并用于选择性检测Na离子，其结构 为：

2005年，Karl J.Wallace等人报道合成了含羟基的方酸菁染料，能有效地与铁离子配位， 用于对Fe离子的分析检测，其结构为：

2007年，Rekha R.Avirah等报道合成了含喹啉的半方酸菁染料，应用于Hg²⁺的检测，效 果明显，该染料的结构式为：

但上述方酸菁染料无论是吸收波长还是发光波长范围都很小(500～650nm)，仅限于可 见光范围内，且Stockes位移小(≤30nm)，激发光谱与发射光谱的重叠较多，染料的自吸收 程度高，激发光与发射光的之间的相互干扰及背景干扰等严重，很难在生物环境中进行分 析、检测。

2008年，Sivaramapanicker Sreejith等报道合成了可用于生物背景中分析检测人血浆中 硫醇含量的近红外发光方酸菁染料，有效地克服了背景干扰，实现了生物环境下巯基(SH) 的分析、监测，该近红外方酸菁结构为：

但该染料的Stockes位移仍较小，存在激发光谱与发射光谱的重叠及染料的自吸收等缺 点，分析的灵敏度待进一步提高。

综上所述，方酸菁染料是一类非常重要的有机功能染料，它与现代高新技术紧密相联 系。随着方酸菁染料的被广泛地开发和应用，对方酸菁染料的需求标准也将越来越高，但 现有的菁染料一般具有溶解性差、活性键合能力低，发射波长范围不理想，稳定性有待进 一步提高等缺点，阻碍其在分析、尤其是生物分析等方面的应用。研究开发新的在近红外 波段具有较强发光或吸收、较高稳定性和溶解性的方酸菁染料必将会对分析检测等性能带 来巨大影响，因此合成具有优良性能的新型方酸菁染料仍将是目前研究的热点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供喹啉类水溶性近红外发光方酸菁染料及其制备和 应用，该类染料的荧光发射波长达800nm～1160nm的近红外范围，对环境、生物组织均具 有优良的穿透性，背景吸收小；另外，该染料分子具有较大的Stockes位移(Δ＞100nm)， 激发光谱与发射光谱的重叠较少，减少了检测中染料的自吸收，降低了激发光谱与发射光 谱的之间的相互干扰，提高荧光分析检测的灵敏度，可达10^-10mol/L以上。该染料应用于 荧光标记与探针以及生物免疫分析、检测、新药物开发等领域。

本发明的化学反应方程式，如下：

(1)喹啉季铵盐的制备

其中，R₁＝NO₂，OH，NH₂或SO₃H；R₃＝(CH₂)_nCOOH，n＝0～7整数。

其中，R₁＝PO₄H₂，COOH或-CN；R₃＝(CH₂)_nCOOH，n＝0～7整数。

(2)对称喹啉类水溶性近红外发光方酸菁染料的制备