[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明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明类荧光染料及其合成方法。

背景技术

荧光检测具有高灵敏度和高选择性的特点，近20年来在化学、环境科学和生物医药领域都得到迅猛发展，已成为生物和医学研究中微环境检测的首选工具。与放射性物质示踪方法相比，荧光探针对生物体和环境更加友好。荧光检测技术具有诸多优势，在生物技术、流式细胞计数、药物代谢研究、DNA序列测定和基因分析等领域都发挥重要作用。

罗丹明荧光染料是以氧杂蒽为母体的碱性染料，最大吸收和发射波长均位于560nm左右，具有光稳定性好，摩尔消光系数高、荧光量子产率高、对pH不敏感、生物相容性好、样品背景干扰相对较少等优点，已成为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。目前具有代表性的罗丹明类荧光染料主要有罗丹明B，罗丹明Q和罗丹明101等，这些功能性染料已广泛应用于化学分析、生物化学、生命科学等领域。但罗丹明荧光染料发射波长仍然较短（不在近红外区），同时斯托克斯位移很小（～20nm），因此开发利用具有实际应用价值的新型荧光团已成为当前倍受关注的研究课题。

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。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。

目前商品化的罗丹明荧光团的发射波长大多小于600nm，文献报道中鲜有满足荧光峰值在600nm以上的红光或近红外的罗丹明染料，并且这些染料合成都较为复杂，大多停留在实验室少量制备阶段，而且同样具有传统的呫吨类荧光染料斯托克斯位移小的缺点(～20nm)(Yuichiro Koide,YasuteruUrano,Kenjiro Hanaoka,Wen Piao,MoriakiKusakabe,Nae Saito,Takuya Terai,Takayoshi Okabe,and Tetsuo Nagano,J.Am.Chem.Soc.,2012,134(11),5029-5031)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大斯托克斯位移和近红外荧光发射的新型罗丹明类荧光染料及其合成方法，该类荧光染料的荧光发射光谱位于近红外区域，并具有很大的斯托克斯位移；且其合成方法具有原料廉价易得、合成步骤简单、产物易纯化、反应收率高等优点。

本发明提供了一种大斯托克斯位移和近红外荧光发射的新型罗丹明类荧光染料，该荧光染料具有如下结构：

其中，R₁为H、C1-20烷基、取代烷基、环烷基、取代环烷基、芳基、取代芳基、(CH₂CH₂O)_nH、(CH₂)_mCOOM和(CH₂)_mSO₃M、杂芳基或取代杂芳基；R₂、R₃、R₄各自独立地选自H、C1-20烷基、C1-20烷基任意取代的苯基、C1-20烷基任意取代的萘基、卤素、羟基、巯基、氰基、硝基、杂环基、卤代烷基、烷基氨基、酰氨基、烷氧基、(CH₂CH₂O)_nH、(CH₂)_mCOOM和(CH₂)_mSO₃M；n、m各自为0-12的整数；M为H、K、Na、Li、NH₄、NH₃R₅、NH₂(R₅)₂、NH(R₅)₃或N(R₅)₄；R₅为H、C1-20烷基。

本发明还提供了一种大斯托克斯位移和近红外荧光发射的新型罗丹明类荧光染料的合成方法，该染料的合成路线如下：