[发明专利]酰胺取代的氮杂吲哚-五甲川菁染料，其合成方法及其应用

说明书

本发明公开了酰胺取代的氮杂吲哚‑五甲川菁染料，其合成方法及其应用，主要涉及含酰胺取代的氮杂吲哚‑五甲川菁染料合成和其在生物识别成像和核酸标记及DNA测序等方面的应用。所述染料具有进一步酰胺反应的活性基团和水溶性基团。该染料具有近红外吸收、高荧光量子产率，可用于生物识别和具有氨基化合物的检测，应用于蛋白质标记，核酸检测，DNA测序等领域。

技术领域

本发明属于生物识别试剂技术领域，涉及一类酰胺取代的氮杂吲哚- 五甲川菁染料的合成，及其在生物染色方面的应用。

背景技术

荧光染料是生物标记和识别的重要工具，在生物特异性蛋白、肿瘤标志物以及DNA识别基因测序中有重要意义。

近年来，随着激光技术和荧光染料的不断进步，荧光分析法具有的一些优点如设备简单、操作便捷、灵敏度高和响应快，相比于同位素标记法尤为突出，因此，荧光响应技术成为一种非常重要的研究手段。目前，荧光素、罗丹明、香豆素、7-硝基苯并呋咱氨基己酸(NBD)、四甲基罗丹明、德克萨斯红等商品化荧光染料在细胞分析、肿瘤标志物识别和基因组学分析等领域都起着相当重要的作用。然而，这些染料都各自存在着自身应用的局限性。一、有相当一部分荧光染料的激发光处在紫外光区，由于紫外光对细胞内的核酸、蛋白等组分会造成严重的损伤，因此这类荧光在荧光显微技术中的使用受到光激发时间的限制。此外，在紫外区进行荧光检测时，生物样品在这个区间的吸收使光进入生物组织内部变得困难，同时生物样品中某些成分的自发荧光形成很强的背景干扰，使检测效率大大降低。二、当荧光染料与标记物共轭或者共价键连接时，染料分子本身荧光是否受到影响，被标记物活性是否受到染料影响。三、荧光染料的荧光量子产率应该较高，这样才能在较低浓度下对标记物识别成像。四、荧光染料的摩尔消光系数尽可能大，这样才能保证染料分子对激发光的充分吸收。五、染料分子本身具有较高的稳定性。

因此，研究开发出具有良好荧光光谱性能、高荧光量子产率、更长的激发波长和发射波长，对特殊细胞具有选择性、毒性小的新型荧光染料仍然是推动荧光分析技术和生命科学等领域发展的关键和核心。

发明内容

本发明的目的是提供一种近红外的用于生物标记的酰胺取代的氮杂吲哚(花菁)菁染料及其合成方法。涉及在生物识别染色领域的近红外荧光探针。具体讲，本发明涉及用于生物特异性蛋白、肿瘤标志物以及DNA识别基因测序等的荧光检测染料。

对于生物特异性蛋白识别来说，即染料主体与客体(底物)通过分子间作用力的协同作用而特异性选择结合。本发明是通过染料分子的羧基作为活性基团，和蛋白质的氨基残基发生化学键合，从而达到标记蛋白的目的。对于DNA识别基因测序来说，同样是通过染料的羧基或活化后的羧基和具有氨基修饰的核酸碱基结合，来实现DNA测序。

本发明的设计方案是通过酰胺修饰的氮杂吲哚来合成不对称的花菁染料，以便于提高花菁染料的吸收和发射波长，另一方面，通过提高分子电子云流动性来增加染料分子的荧光量子产率，同时通过在染料分子上引入磺酸基或磺酸盐来提高分子水溶性避免自淬灭，增加染料的实用性。

本申请的技术方案如下：

本申请的第一方面在于保护一类酰胺取代的氮杂吲哚五甲川(花) 菁染料化合物，所述的染料具有通式I的结构：

通式I中，

R₁和R₂各自独立的选自氢、具有1-18个碳的烷基、具有1-18个碳的羧烷基、芳基、芳基羧酸基、烷基磺酸根、芳基磺酸根、烷基磺酸盐或芳基磺酸盐；

R₃和R₄各自独立的选自氢、具有1-18个碳的烷基、具有1-18个碳的羧烷基、具有1-18个碳的烷基磺酸根、具有1-18个碳的烷基磺酸盐、芳基、芳基羧酸基、烷基磺酸根、芳基磺酸根、烷基磺酸盐或芳基磺酸盐；