[发明专利]一种氟硼荧光染料-四嗪类荧光探针及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了式I所示的化合物或其盐、水合物；具有优异光学性能，具体表现为高量子产率、高摩尔消光系数和大斯托克斯位移，生物正交反应后大荧光增强倍数高，具有很好的作为细胞组织活体示踪的荧光探针的潜力。进一步引入卤素取代基修饰，可提升单态氧产率，得到能够克服非特异光毒性的光动力荧光探针，在光动力治疗中有潜在应用价值。

技术领域

本发明属于化学合成领域，具体涉及一种氟硼荧光染料-四嗪类荧光探针及其制备方法和用途。

背景技术

荧光成像技术在药学和临床诊断学，分子生物学和生物化学，材料化学和分析化学等不同领域中发挥着重要的作用。该技术在对活细胞内物质检测和成像时有显著的优势，不仅有高灵敏度和高特异性，同时还具有操作简便，对细胞创伤低等优点。目前，该领域的成像技术进步显著，然而探针的开发不足成为了探索细胞及生物体内成像的限制因素。

目前，开发用于体内成像的反应型荧光探针的问题在于，如何实现智能传感器反应(生理条件下选择性检测目标分析物)、快速反应动力学(实时检测生物过程)、信号增强(减少背景干扰和高灵敏度)、以及从环境敏感的荧光信号中提取可靠的数据。生物正交反应指在活体细胞或组织中能够在不干扰生物自身生化反应的条件下可以进行的化学反应，这种反应生物兼容性好、选择性优越、反应快速，基于生物正交反应构建的“开-关”型荧光探针，可以较好地解决上述体内成像的反应型荧光探针开发的问题。

四嗪的生物正交反应具有较高的反应特异性和较好的反应动力学，能够选择性地标记以及追踪体内和体外的细胞和生物分子，已经广泛应用于荧光探针的开发。四嗪可作为荧光淬灭基团，当其吸收光谱与荧光染料的发射光谱有一定重叠且两者相隔距离适宜时，可通过荧光共振能量转移(FRET)原理，实现对荧光的调控，还可通过跨键能量转移原理(TBET)，对荧光起到淬灭作用，并且可通过分子内电荷转移(intramolecular charge-transfer，ICT)原理，实现对远红\近红外荧光染料的淬灭。而通过四嗪的生物正交反应再实现荧光的开启，不需要洗涤步骤，即可进行高信噪比和高时空分辨率的活细胞活体荧光成像。

氟硼荧光染料(BODIPY)是荧光染料领域的研究热点。自首次合成以来已经被广泛用于荧光标记、生物成像以及光动力治疗等领域。BODIPY具有优异的光学性质：良好的光稳定性和化学稳定性、相对高的摩尔消光系数(通常ε＞80000M^-1·cm^-1)和量子产率(通常Φ_F＞0.50)等。因此，以BODIPY作为荧光染料，结合四嗪作为荧光淬灭基团制备荧光探针吸引了研究人员的关注。但是，因为在BODIPY骨架的不同位点引入修饰不同基团，对BODIPY的性能会出现不同程度的影响，因此，在对BODIPY骨架荧光染料进行四嗪连接修饰时，修饰位点、连接方式的不同将会直接影响荧光染料本身和最终制得的荧光探针的性能，而现有报道的BODIPY-四嗪类荧光探针的光学性能往往有多种不足。

例如，Devaraj等人将Carlson等人通过烷基链将3-(4-苄基氨基)-1,2,4,5-四嗪连接修饰于荧光染料BODIPY FL上，制得了如下结构的探针，但其与亲二烯体反应后荧光增强仅仅只有15倍(Devaraj NK,Hilderbrand S,Upadhyay R,et al.Bioorthogonal turn-on probes for imaging small molecules inside living cells[J].Angew Chem IntEd,2010,49:2869-2872)。

Carlson等人则在BODIPY染料的C-8位通过共轭苯环结构连接修饰了四嗪结构：