[发明专利]一种近红外碳罗丹明荧光染料及其合成方法

说明书

一种近红外碳罗丹明荧光染料及其合成方法，属于荧光染料技术领域，可解决现有碳罗丹明的合成难度大的问题，这类染料的制备方法是以蒽酮为原料，经过硝化反应、还原反应、氨基烷基化反应得到中间体，再依次与格氏试剂和芳基锂试剂反应得到目标产物碳罗丹明类荧光染料。本发明所采用的合成方法具有路线简单，原料便宜，收率高、产物易于分离纯化的优点，所制备的碳罗丹明荧光染料具有高的摩尔消光系数，良好的水溶性、位于近红外区的荧光发射波长以及高的荧光量子产率等特点，可用于荧光探针以及荧光成像领域研究。

技术领域

本发明属于荧光染料技术领域，具体涉及一种近红外碳罗丹明荧光染料及其合成方法。

背景技术

在各种各样传统的荧光染料中，罗丹明系列荧光染料因具有高的摩尔吸收系数、高的荧光量子产率、良好的光稳定性以及良好的细胞膜穿透性而备受关注，被广泛应用于荧光探针和生物分子标记等研究领域。然而，典型的罗丹明染料，如罗丹明B、罗丹明6G、罗丹明110，其吸收与发射波长位于可见区（500－600 nm）。由于生物体的一些组分（如黑色素、血红蛋白、细胞色素等）对可见光有较高的吸收以及可见光在生物组织中较大的散射作用，这些被可见光激发而发射荧光的染料在影像应用时具有组织穿透性差的缺点，尤其在活体影像时，情况更为严重。不仅如此，由于一些生物分子，如还原型辅酶、核黄素、叶酸，能被可见光激发而发射荧光，染料在影像应用时还会遭受这些生物分子自发荧光的干扰。相比之下，血液和组织对近红外光（650－950 nm）的吸收和散射较低，所以近红外光更容易透过生物组织，并且在近红外区域，生物分子自发荧光也显著地降低，因此近红外荧光染料的使用能大大提高组织或活体荧光成像的时空分辨率。

近年来，通过对传统罗丹明染料结构的改造，一系列罗丹明衍生物，如“硅－罗丹明”、“磷－罗丹明”、“砜－罗丹明”等被相继开发，这些罗丹明衍生物不仅具有良好的水溶性、光稳定性、生物兼容性，而且其激发和发射波长位于更适合生物影像应用的近红外区域，在生物及医学荧光影像领域显示出巨大的应用潜力。然而，从荧光量子收率角度考虑，这些罗丹明衍生物仍不够理想，其量子产率在0.1－0.3范围。相比之下，“碳-罗丹明”具有更大的荧光量子收率，可达0.6左右，但该类染料的合成极其繁琐，仅局限于部分结构简单的衍生物合成且不利于大量制备（Eur. J. Org. Chem. 2010, 3593−3610），因此在一定程度上限制了其在荧光探针与影像领域的应用。此外，“碳－罗丹明”的激发和发射波长与其它罗丹明衍生物相比较短，尽管通过括大共轭可以使“碳-罗丹明”的发射波长延伸至650nm以上，但是其合成难度大，仅仅适用于实验室少量制备，不利于商品化。

发明内容

本发明针对现有碳罗丹明的合成难度大的问题，提供一种近红外碳罗丹明荧光染料及其合成方法，该合成方法原料便宜，操作简单，产物易于纯化，产率高，通过该方法合成的碳罗丹明荧光染料具有良好的水溶性、近红外区的荧光发射以及高的荧光量子产率。

本发明采用如下技术方案：

一种近红外碳罗丹明荧光染料，其结构式如下：

，其中，R₁为C1-C10的直链烷基或支链烷基或苄基；R₂为C1-C10的直链或支链烷基或芳基或取代芳基或杂芳基；R₃为H或甲基；R₄为H或C1-C10的直链或支链烷基或羧基或酯基或烷氧基或芳基或取代芳基；阴离子X^-为F^-或Cl^-或Br^-或I^-或ClO₄^-或SO₄^2-或CH₃COO^-或PO₄^3-。

一种近红外碳罗丹明荧光染料的合成方法，包括如下步骤：

第一步， 2,7-二硝基蒽-9,10-二酮（中间体1）的合成