[发明专利]一种具有AIE+ESIPT+ICT机制的荧光染料和荧光探针及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种具有AIE+ESIPT+ICT机制的荧光染料和荧光探针及其制备方法与应用，其中荧光染料如式Ⅰ所示，荧光探针如式Ⅲ所示；本发明具有AIE+ESIPT+ICT机制的荧光染料的制备方法简单，原料便宜易得，合成工艺简单，产率高，适合规模化生产以及推广运用。本荧光探针由于具有聚集诱导发光(AIE)效应，可有效避免自吸收与生物背景荧光的干扰，可避免由于探针使用浓度、探针分布不均等导致的误差。本发明由于荧光染料母核激发态分子内质子转移(ESIPT)和分子内电荷转移(ICT)效应的的存在，表现为双发射波长，大的Stokes位移，有效提高荧光分子探针的灵敏度。本荧光染料构建比率比色检测CO的荧光分子探针，在实际检测中，CO荧光分子探针响应快速，检测范围宽，灵敏度高。

技术领域

本发明属于有机合成与分析检测技术领域，具体涉及一种具有 AIE+ESIPT+ICT机制的荧光染料和荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术

一氧化碳(CO)是由于煤、石油、汽车尾气等含碳物质不完全燃烧产生的一种无色、无味、无刺激性的有毒气体。在生理学上，CO因为其对血红蛋白有着强烈的亲和力，可以引起急性或慢性的健康危害。一直以来，CO被人们认为是一种有毒气体。然而，研究也表明CO在人的生理病理条件下发挥极其重要的作用，与NO、H₂S并称为人体中的三大气体信号分子。并且，研究发现CO在血管舒张、抗凋亡、抗炎、防止癌细胞扩散和神经递质地传递方面都起到重要作用。亚铁血红素氧合酶(HO)在氧化亚铁血红素的过程中会产生CO，这是内源性CO的主要产生途径。此外，CO代谢异常，与多种疾病相关如阿尔茨海默氏病、炎症、高血压、心力衰竭等。在生物系统中CO作为气体信号分子的作用仍然还有很多方面需要探究，在复杂的生物系统中敏感选择性的追踪CO的技术也非常重要。因此，开发高效的新方法检测一氧化碳具有重要的研究价值和应用前景。

有机小分子荧光探针作为一种生物传感技术，具有高灵敏度、低成本、使用方便等优点，还能够实现在生命体中实时可视化的检测。因此，荧光检测技术已发展成为各种检测技术中最为便捷的方法之一。例如申请号 201710831545.0“一种连续识别钯离子、CO的荧光探针及应用”中报道了一种应用AIE机理在水相/有机相中荧光增强的菲并-咪唑类荧光探针实现对钯离子、 CO的连续响应识别。更重要的是，通过与荧光分子探针的共孵育，荧光分子探测技术能够实现对细胞内CO变化的实时原位无损监测。如专利 201610069351.7“一种检测细胞内CO的荧光探针及其制备方法和应用”中报道了提供了一种检测细胞内的BODIPY类荧光探针，该探针具有较高的光化学稳定性，能够实现对活细胞内CO荧光“OFF”到“ON”的检测识别。以上两种探针的荧光响应都是Turn-on型，只具有单一波长信号。而荧光比率法是通过测量两个不同波长处荧光强度的比值测定分析物的一种方法。由于所测得的荧光比值信号能够极大地降低光源强度波动和仪器稳定性变化的影响，且能够很大程度上减少由于试剂使用浓度或分布不匀而引起的误差，从而赋予该方法更高的灵敏度和准确度，因此比率荧光探针的构建引起研究者的广泛关注。具有 AIE+ESIPT+ICT性质的荧光团，且能够实现环境中和活细胞内CO的比率比色响应识别的荧光探针尚未见文献报道。因此，赋予一个荧光染料多机制识别功能，并能实现对分析物多响应识别非常具有重要的科学价值和良好应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供了一种具有AIE+ESIPT+ICT机制的荧光染料和荧光探针及其制备方法与应用，本发明中的合成方法简单、产物提纯分离过程容易，且获得的荧光探针能够实现对环境中和活细胞内CO的比率比色响应，灵敏度好，专一性强。

本发明新型荧光染料，其结构式通式如式Ⅰ所示：

其中：R₁为氟、氯、溴、碘、烷基、烷氧基、胺基、二甲氨基中的一种； R₂为氟、氯、溴、碘、氢中的一种，R₃为胺基、羟基或氢。

优选的，所述的具有AIE+ESIPT+ICT机制的荧光染料，其结构式为Ⅱ-A～C 中的一种：