[发明专利]一种喹啉基近红外罗丹明荧光染料、比率荧光探针及其合成和应用

说明书

本发明公开了一种喹啉基近红外罗丹明荧光染料、比率荧光探针及其合成和应用，荧光染料和比率荧光探针的结构如式(I)所示。本发明的喹啉基近红外罗丹明荧光染料在近红外区域(650‑800nm)有很强的荧光发射，具备较好的成像检测应用潜力；本发明的比率荧光探针在高选择性地识别生物硫醇半胱氨酸(Cys)/高半胱氨酸(Hcy)，以Cys为例，探针在Cys的作用下，荧光发射强度在462nm处显著增强，在712nm处逐渐减弱，I_462nm/I_712nm比值与Cys浓度在一定范围内呈线性关系，检测限为0.12μM，最后在细胞内实现对Cys的比率成像检测。

技术领域

本发明属于有机荧光传感技术领域，涉及一种近红外有机染料的设计合成以及比率荧光传感应用，具体一种以喹啉基近红外罗丹明的合成并设计于比率荧光探针的检测应用。

背景技术

在生物体中，小分子生物硫醇包括半胱氨酸(Cys)/高半胱氨酸 (Hcy)，在维持细胞氧化还原平衡和代谢中起关键作用，并且生物硫醇浓度异常与几种疾病有关，如Cys水平降低与儿童发育异常密切相关。此外，由于线粒体中活性氧的氧化损伤会导致细胞凋亡，Cys/Hcy可以作为抗氧化剂来去除活性氧。因此，在细胞线粒体中检测Cys/Hcy非常重要。由于具有高灵敏度、选择性和实时检测的优势，荧光探针成为监测细胞内Cys/Hcy的最佳工具之一，并已得到广泛开发。

罗丹明荧光染料因其优异光学性能，如高吸收系数、高荧光量子产率和光稳定性被广泛设计荧光探针应用于分析检测和荧光成像领域[Chem Rev 2012,112,1910–1956]。通常，罗丹明类荧光探针通过检测对象调节探针的螺环开关，从而产生“闭-开”荧光变化；然而，这种类型探针一般具有较差的检测精度问题，因为单一波长荧光变化受到如探针浓度、溶剂极性和辐射光波动等测试环境的干扰。为克服此类问题，通过调节罗丹明受体与另一种荧光团供体(如香豆素、萘二甲酰亚胺等)之间的荧光共振能量转移(FRET)或跨键能量转移(TBET)过程，设计了比率荧光探针[Acc Chem Res 2013,46,1462-1473]，从而具通过双通道发射强度变化的自校准功能，具备较高的检测精度和较低的检测限。经检索，此类探针存在对能量供体染料选择有限并且合成方法繁琐等问题。因此，迫切需要简单高效构建罗丹明类近红外比率荧光探针，应用于生物硫醇检测应用。

发明内容

本发明的主要目的是克服已有技术的不足，提供一种构建罗丹明类近红外比率荧光探针的简单高效方法，并应用于生物硫醇的检测。

本发明提供了一种喹啉基近红外罗丹明荧光染料及比率荧光探针所述近红外罗丹明荧光染料和比率荧光探针分子结构式如下：

本发明还提供了一种所述的喹啉基近红外罗丹明荧光染料和比率荧光探针的制备方法，包括以下步骤：

(1)将4-取代-2-硝基苯甲醛与1,3-环己二酮在铁粉/乙酸下缩合，经过后处理得到粗品，再在二氯甲烷中加入三溴化硼，反应结束后处理得到缩合产物；

(2)将步骤(1)缩合产物与4-二乙氨基酮酸3在浓硫酸中加热反应，反应结束后经过后处理得到所述的喹啉基近红外罗丹明荧光染料；

所述的4-取代-2-硝基苯甲醛为4-二甲氨基-2-硝基苯甲醛或4-甲氧基 -2-硝基苯甲醛。

制备化学反应式如下：

将染料RQ2在1,2-二氯乙烷中与三氯氧磷反应得到相关酰氯，再与 3,5-双(三氟甲基)苯硫酚反应，后处理得到荧光探针RhQ。

制备化学反应式如下：

本发明还提供了一种所述的喹啉基罗丹明荧光染料的光谱性质。