[发明专利]一种大斯托克斯位移和近红外荧光发射的新型罗丹荧类荧光染料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光染料领域，具体涉及一种大斯托克斯位移和近红外荧光发射的新型罗丹荧类荧光染料及其合成方法。 

背景技术

呫吨类荧光染料具有摩尔消光系数高、荧光量子产率高、光稳定性好等特点，在有机染料领域占有极其重要的地位。作为呫吨类荧光染料的代表化合物，罗丹明和荧光素类染料是生物和医学荧光成像领域应用最为广泛和最受欢迎的荧光团之一，其合成、修饰、结构和光学特性的分析等方面已有很多报道，一些性能优良、适宜于工业制备的罗丹明或荧光素(如罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明123、荧光素、异硫氰酸荧光素等)产品已经被商品化，这些功能性染料在化学分析、生物化学、生命科学等领域发挥着极其重要的作用。 

近年来一类罗丹明和荧光素杂化的荧光团——罗丹荧(Rhodafluor)类化合物开始受到化学家和生物化学家的关注。罗丹荧类荧光团兼具罗丹明和荧光素两类荧光团的优点，具有摩尔消光系数高、荧光量子产率高、光稳定性好、对pH不敏感等特性。此外，与罗丹明类相类似，罗丹荧类荧光团的最大发射波长与氧杂蒽环上的N取代部分紧密相关(Haugland,R.P.The Handbook:A Guide to Fluorescent Probes andLabeling Technologies,10th ed.;Molecular Probes:Eugene,OR,2005.)，这为罗丹荧的结构性能修饰提供了 很好的依据。 

尽管罗丹荧类荧光染料具有一系列优良的光学性能，与罗丹明和荧光素相比，关于它的合成、性质和应用的研究还相当有限。Tao Peng等以荧光素为原料通过布赫瓦尔德-哈特维希反应合成了一系列罗丹荧类染料(Tao Peng and Dan Yang,Org.Lett.,2010,12,496-499)并将其中一例罗丹荧化合物衍生后用于过氧亚硝基的检测(Tao Peng and Dan Yang,Org.Lett.,2010,12,4932-4935)。Nagano等合成了一类底环具有2’-苄醇结构的罗丹荧化合物，并将其应用于细胞内β-半乳糖苷酶的检测(MakoKamiya,Daisuke Asanuma,ErinaKuranaga,Asuka Takeishi,Masayo Sakabe,Masayuki Miura,Tetsuo Nagano,and YasuteruUrano,J.Am.Chem.Soc.2011,133,12960–12963)。Lipard等将罗丹荧类荧光团与DPA结合，合成了一系列比率Zn²⁺探针(Elisa Tomat and Stephen J.Lippard,Inorg.Chem.2010,49,9113–9115;Shawn C.Burdette and Stephen J.Lippard,Inorg.Chem.2002,41,6816-6823)。 

上述应用罗丹荧作为探针荧光团的范例中所使用的罗丹荧的发射波长大多位于550nm左右，在这一波长范围细胞内生物质的自发荧光会干扰测定，这一劣势也是目前罗丹荧类荧光团不能很好的应用于生物检测的原因之一。近红外荧光染料通常指荧光发射波长在650～1000nm的荧光染料，这类荧光团具有生物背景干扰小，对细胞低损伤和成像深度大等优点，在生物成像领域，特别是组织成像和活体成像方面具有极其广阔的应用前景，已经成为近年来荧光染料研究的热点课题。最近Hell等合成了一种碳取代罗丹荧染料，这种染料的发射波长为613nm，荧光量子产率64%，将其用于细胞内免疫荧光成像得到了细胞骨架的超高分辨图像，显示出罗丹荧类 染料是一类优秀的生物标记试剂(Maksim V.Sednev,Christian A.Wurm,Vladimir N.Belov,and Stefan W.Hell,Bioconjugate Chem.2013,24,690-700)。尽管这种罗丹荧染料的发射波长长，但是其合成难度大，仅适用于实验室少量制备，不利于商品化。 

斯托克斯位移是荧光的另一重要物理常数。具有大斯托克斯位移的荧光团，激发光谱和发射光谱能够很好的分离，在最大激发波长的作用下可以得到较完整的发射光谱数据，能够最大限度的降低自淬灭的干扰，从而提高生物成像应用中的信噪比，并且与常见的短斯托克斯位移荧光团协同作用可以对生物体内不同靶标进行高灵敏度多色分析。然而罗丹荧类、罗丹明类和荧光素类荧光染料的斯托克斯位移都很小，一般为20nm左右。