不对称七甲川喹啉菁荧光染料及其应用

本发明涉及荧光染料领域，具体地说是涉及一种不对称七甲川喹啉菁荧光染料及其应用。

背景技术：

1、肺是人体呼吸系统中最重要的器官，具有呼吸调节、肺循环和造血等多种重要功能。肺血管循环不良或肺泡壁损伤等肺功能障碍发生时，人体被病原微生物(如细菌、真菌、病毒、支原体、衣原体)感染的几率会大大增加，导致多种肺炎的发生。受损的肺泡因异常修复出现结构异常时，可引发肺纤维化等肺部疾病，严重时还会恶化成肺癌。

2、线粒体是细胞内重要的细胞器，对维持细胞功能发挥关键的作用。粘度是细胞器的一种微环境参数，肺部线粒体粘度异常将改变线粒体组织结构和膜流动性，引起生物系统代谢紊乱，最终诱发肺炎等多种疾病。

3、目前，有一些具有阳离子性质的荧光染料，由于其易于在线粒体中定位且有能力主动靶向肿瘤，并且可以通过静电、氢键和疏水相互作用等弱相互作用自组装形成聚集体，被广泛应用于线粒体靶向定位和染色，带有转子结构的阳离子型荧光染料可实现线粒体粘度的可视化荧光成像检测。尽管已有多种线粒体粘度响应型染料被报道，但活体肺靶向染料仍鲜有报道。

4、七甲川菁染料是一类性能优异的近红外i区阳离子型荧光染料，可直接被肿瘤细胞特异性吸收，具有肿瘤靶向性。在甲川链中引入环烃结构(如环戊烯基、环己烯基等)，能够极大提高染料的光稳定性。然而，通常七甲川菁染料的斯托克斯(stokes)位移较小，一般为30nm。由于激发波长和发射波长之间的相互串扰，不利于获得高信噪比的成像结果。中国专利cn 108410202a公开了一种近红外发光的喹啉七甲川菁染料，其斯托克斯(stokes)位移仅为49nm。

5、因此，开发一种新的能够应用于肺靶向荧光成像领域的七甲川菁染料具有非常重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的之一是提供一种不对称七甲川喹啉菁荧光染料。

2、本发明的目的之二是提供前述不对称七甲川喹啉菁荧光染料的制备方法。

3、本发明的目的之三是提供前述不对称七甲川喹啉菁荧光染料线粒体粘度检测或肺靶向荧光成像领域中的应用。

4、本发明的目的之四是提供一种肺靶向荧光探针。

5、本发明的目的之一是这样实现的：

6、不对称七甲川喹啉菁荧光染料，其化学结构式如式i、式ii或式iii所示：

7、

8、其中，r1、r2分别独立地为c1-c8直链烷基、c3-c4烷基磺酸基、c2-c8烷基羟基或羧基衍生物；n为0或1；x为br、i、bf4或pf6。

9、优选地，上述结构式中r1、r2分别独立地为c1-c8直链烷基；n为1；x为br或i。

10、更优选地，上述结构式中r1、r2分别独立地为乙基；n为1；x为i。

11、更优选地，所述不对称七甲川喹啉菁荧光染料选自以下：

12、

13、本发明的目的之二是这样实现的：

14、前述不对称七甲川喹啉菁荧光染料的的合成方法如下所示：

15、

16、具体制备方法如下：

17、(1)0℃氮气保护下，向单口烧瓶中依次加入n,n-二甲基甲酰胺(dmf)和二氯甲烷(dcm)，0-5℃下，缓慢滴加三氯氧磷(pocl3)，升至室温，反应30分钟。缓慢滴加环己酮，升温至80℃，继续反应6小时；

18、(2)在醋酸钠(naoac)催化下，无水乙醇(etoh)为溶剂，以氯代双甲酰化产物为原料，与不同结构的甲基吲哚碘鎓反应一小时，得到醛基中间体；

19、(3)无水乙醇(etoh)为溶剂，以醛基中间体为原料，与甲基喹啉碘盐反应，滴加2～3滴哌啶，加热回流反应6小时；反应液依次用二氯甲烷萃取，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩，柱色谱分离得到不对称七甲川喹啉菁碘盐荧光染料；

20、(4)将步骤(3)所属的不对称七甲川喹啉菁碘盐，与溴化钾、硼氟酸钾或六氟磷酸钾进行离子交换反应，即可得到不对称七甲川喹啉菁溴盐、不对称七甲川喹啉菁硼氟酸盐或不对称七甲川喹啉菁六氟磷酸盐荧光染料。

21、本发明的目的之三是这样实现的：

22、本发明所述不对称七甲川喹啉菁荧光染料能够检测细胞中线粒体的粘度，特别是采用荧光成像实时监测细胞线粒体或肺组织中的粘度。

23、本发明的目的之四是这样实现的：

24、一种肺靶向荧光探针，其结构式如下：

25、

26、所述肝靶向荧光探针可以实现对肺组织粘度的实时监测。

27、本发明提供了一类不对称七甲川喹啉菁染料，由于其结构的不对称性，此类染料与其他七甲川喹啉菁染料相比，斯托克斯位移明显增大。本发明所述不对称七甲川喹啉菁染料具有近红外i区荧光发射特点，在pbs中，其斯托克斯位移最大可达240nm。此外，该染料具有较好的生物相容性，稳定性高，不仅能够在活细胞内特异性标记线粒体，对线粒体粘度响应，而且能够用于小鼠体内肺部器官的靶向荧光成像，在肺靶向荧光成像领域具有巨大应用前景。

技术特征：

1.一种不对称七甲川喹啉菁荧光染料，其特征在于，其化学结构式如式i、式ii或式iii所示：

2.根据权利要求1所述的不对称七甲川喹啉菁荧光染料，其特征在于，r1、r2分别独立地为c1-c8直链烷基。

3.根据权利要求1所述的不对称七甲川喹啉菁荧光染料，其特征在于，n为1。

4.根据权利要求1所述的不对称七甲川喹啉菁荧光染料，其特征在于，所述不对称七甲川喹啉菁荧光染料选自以下：

5.根据权利要求1所述的不对称七甲川喹啉菁荧光染料，其特征在于，所述不对称七甲川喹啉菁荧光染料的合成方法如下所示：

6.权利要求1～5中任意一项所述的不对称七甲川喹啉菁荧光染料在线粒体粘度检测中的应用。

7.权利要求1～5中任意一项所述的不对称七甲川喹啉菁荧光染料在肺靶向荧光成像领域的应用。

8.一种肺靶向荧光探针，其特征在于，结构式如下：

技术总结本发明提供了一类不对称七甲川喹啉菁荧光染料及其应用。所述不对称七甲川喹啉菁荧光染料的结构式如式（I）、式（II）或式（III）所示。本发明不对称七甲川喹啉菁荧光染料具有较大的斯托克斯位移和近红外I区荧光发射。此外，该染料具有较好的生物相容性，不仅能够在活细胞内特异性标记线粒体，对线粒体粘度响应，而且能够用于小鼠体内肺部器官的靶向荧光成像，在肺靶向荧光成像领域具有巨大应用前景。技术研发人员：魏超,孟亚靖,董诺,张平竹,李小六受保护的技术使用者：河北大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13