一类用于脂滴免洗成像的荧光染料及其合成和应用

本发明属于荧光标记领域，具体涉及一类用于脂滴免洗成像的荧光染料及其合成和应用。

背景技术：

1、脂滴作为一种重要的细胞器，在脂质代谢和储存以及膜转运、蛋白质降解和信号转导中具有重要作用。它们由嵌合有蛋白质的磷脂单层膜和含有中性脂质(如三酰基甘油和胆固醇酯)的疏水核心组成。越来越多的研究表明，脂滴与许多代谢疾病有关，例如脂肪肝、动脉硬化甚至癌症。脂滴在细胞内具有高度的动态性，通过与细胞内多种细胞器相互作用行使功能，因此监测脂滴数量、大小、形态及其动态过程对了解和治疗相关疾病至关重要。

2、为了实现脂滴的原位实时观测和研究其多种生理功能，荧光成像，特别是结构照明显微成像提供了一种强大的高时空分辨率的方法。脂滴是高度异质性的细胞器，在数量、大小和组成上各不相同，同时脂滴在细胞内表现出高度的动态。要实现对脂滴动态及其与各种细胞器相互作用的时间观测，需要脂滴染料具有高的稳定性以及良好的生物相容性。但是现有的脂滴染料在脂滴成像上存在一些缺陷，例如，结构复杂，分子量大，生物相容性差，化学稳定性及光稳定性差等。因此亟待开发结构简单，生物相容性和稳定性优异的脂滴染料。

技术实现思路

1、本发明提供一类用于脂滴免洗成像荧光染料的合成及应用，该类染料是由单个苯环进行衍生，具有结构简单，分子量小，合成原料低廉等优点。研究发现，该类染料具有优异的生物相容性，合适的脂溶性，能够对细胞内脂滴进行选择性染色，同时具有氢键敏感性和优异的光稳定性可以实现细胞内脂滴进行免洗成像，以及脂滴动态的长时间跟踪。

2、一类用于脂滴免洗成像的荧光染料，其特征在于，该荧光染料结构如下化合物中的一种或二种以上：

3、

4、r1为中的一种；r2为

5、中的一种；

6、一类用于脂滴免洗成像的荧光染料的合成方法,该类荧光染料合成路线如下：

7、

8、具体合成步骤如下：

9、步骤(1)中间体1的合成：

10、将苯胺,乙酸-2-甲基3-丁炔-2-醇酯溶于干燥的四氢呋喃，加入氯化亚铜，升温至60-90℃，在氮气条件下，反应20-40h；抽滤，滤液减压蒸发，残余物用二氯甲烷溶解后，硅胶柱层析分离，得到中间体1。

11、步骤(2)中间体2的合成：

12、将中间体1，碘代物溶于干燥的n,n-二甲基甲酰胺，加入碳酸钾，升温至60-110℃反应10-30h，冷却反应液至室温；抽滤，减压除蒸溶剂后经硅胶柱色谱分离提纯得到中间体2。

13、步骤(3)化合物1的合成：

14、将三氯氧磷，n,n-二甲基甲酰胺混合，0-30℃下反应1-2h，然后加入中间体2，升温至60-100℃，在氮气条件下，反应20-40h，冷却反应液至室温后，反应液倒入冰水中，萃取，合并有机相，干燥，减压除蒸溶剂后经硅胶柱色谱分离提纯得到化合物1。

15、步骤(4)化合物2和化合物3的合成

16、在无水无氧条件下，将化合物1溶于无水四氢呋喃，在-20-10℃下加入烷基金属镁试剂，然后在0-30℃下反应1-24h；饱和氯化铵溶液淬灭反应，加水稀释，萃取，合并有机相，减压除蒸溶剂后将得到的粗产物溶于无水二氯甲烷，加入二氯二氰基苯醌，在0-30℃下反应1-5h，反应结束后，用饱和碳酸氢钠溶液洗涤，萃取，合并有机相，干燥，减压除蒸溶剂后经硅胶柱色谱分离提纯得到化合物2和化合物3。

17、步骤(1)中，苯胺，乙酸-2-甲基3-丁炔-2-醇酯，氯化亚铜的质量比为1:1.4-7:0.15-0.8，苯胺的质量与四氢呋喃的体积比为1:3-10g/ml。

18、步骤(2)中，中间体1，碘代物，碳酸钾的质量比为1:1-6:0.9-7，中间体1的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:0.3-2g/ml；

19、所述的碘代物为ch3l、中的一种或二种以上。

20、步骤(3)中间体2的质量与三氯氧磷的体积比为1:1-10g/ml，中间体2的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:2-15g/ml。

21、步骤(4)中化合物1与烷基金属镁试剂的质量比为1:0.5-5,化合物1与二氯二氰基苯醌的质量比为1:0.8-3,化合物1的质量与四氢呋喃的体积比为1:8-45g/ml；

22、所述烷基金属镁试剂为中的一种或二种以上。

23、上述荧光染料在活细胞及活体内能够对脂滴进行特异性标记并实现免洗的荧光成像。

24、一类高选择性，高稳定性，生物相容性的脂滴染料在荧光成像、分子探针或荧光传感中的应用。

25、该类探针拥有合成原料低价、方法简单且易于衍生等优点。

26、本发明涉及的荧光染料具有结构简单，分子量小，合成原料低廉等优点。研究发现，该类染料具有合适的脂溶性，能够对细胞内脂滴进行选择性染色，同时氢键敏感性和优异的光稳定性可以实现细胞内脂滴进行的免洗成像，以及脂滴动态的长时间跟踪。

技术特征：

1.一类用于脂滴免洗成像的荧光染料，其特征在于，该荧光染料结构如下化合物中的一种或二种以上：

2.一种权利要求1所述的用于脂滴免洗成像的荧光染料的合成方法，其特征在于，包含步骤如下：

3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(1)中，苯胺，乙酸-2-甲基3-丁炔-2-醇酯，氯化亚铜的质量比为1:1.4-7:0.15-0.8，苯胺的质量与四氢呋喃的体积比为1:3-10g/ml。

4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(2)中，中间体1，碘代物，碳酸钾的质量比为1:1-6:0.9-7，中间体1的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:0.3-2g/ml；

5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(3)中，中间体2的质量与三氯氧磷的体积比为1:1-10g/ml，中间体2的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:2-15g/ml。

6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，步骤(4)中，化合物1与烷基金属镁试剂的质量之比为1:0.5-5,化合物1与二氯二氰基苯醌的质量比为1:0.8-3,化合物1的质量与四氢呋喃的体积比为1:8-45g/ml；

7.一种权利要求1所述的用于脂滴免洗成像的荧光染料在荧光成像、分子探针或荧光传感中的应用。

技术总结本发明提供一类用于脂滴免洗成像的高稳定性荧光染料的合成及应用，该类染料是由单个苯环进行衍生，具有结构简单，分子量小，合成原料低廉等优点。研究发现，该类染料具有优异的生物相容性，合适的脂溶性，能够对细胞内脂滴进行选择性染色，同时具有氢键敏感性和优异的光稳定性可以实现细胞内脂滴的免洗成像，以及脂滴动态的长时间的跟踪。技术研发人员：徐兆超,江文钞受保护的技术使用者：中国科学院大连化学物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18