一类用于细胞核标记的荧光染料及其合成和应用

本发明属于荧光标记领域，具体涉及一类用于细胞核标记的荧光染料及其合成和应用。

背景技术：

1、细胞核是真核细胞最大的细胞器，是细胞的控制中心，调控着细胞的代谢、生长、分化等过程。通过对细胞核的染色，可以对细胞生长周期进行跟踪和监测，为疾病的诊断提供重要的信息。因此细胞核的实时荧光成像对于研究细胞核的化学生物学意义重大。

2、然而，常用的细胞核染料dapi,hoechst系列染料由于其激发波长短，具有一定光毒性，同时透膜慢，染色时间长，此外新开发的具有长波长的细胞核染料大多是带有正电荷的离子型染料，在成像应用中具有很高的背景。因此开发具有高选择性、优异生物相容性，低背景的细胞核染料仍然具有挑战性，而此类染料得开发也必将进一步推进细胞核化学生物学的进一步发展。

技术实现思路

1、本发明提供一类用于细胞核标记的荧光染料的合成及应用，该类染料为不带电荷中性分子，以4-取代的萘酰亚胺为母体，在其4-位引入2-哌嗪酮，其酰胺键使染料具有更多与核苷酸进行氢键相互作用的位点。此类荧光染料能够与脱氧核糖核酸(dna)选择性结合，并实现结合后荧光增强；不同烷基胺的引入，进一步增加了染料的生物相容性及其与dna的结合能力。该类染料具有快速的透膜性，高选择性的细胞核标记能力，能够实现对细胞核的实时荧光成像。

2、用于细胞核标记的荧光染料，该荧光染料具有如下结构：

3、

4、r1为中的一种；

5、一类用于细胞核标记的荧光染料的合成方法如下：

6、

7、具体合成步骤如下：

8、步骤(1)不同n-脂肪胺取代的4-溴1,8-萘酰亚胺的合成：

9、将4-溴-1,8-萘酐、伯胺溶于乙醇中，升温至60-90℃反应7-30h，冷却反应液至室温，经过抽滤、洗涤、干燥后，得到不同n-脂肪胺取代的4-溴1,8-萘酰亚胺。

10、步骤(2)不同n-脂肪胺取代4-哌嗪酮萘酰亚胺的合成：

11、称取不同n-脂肪胺取代的4-溴1,8-萘酰亚胺于n,n-二甲基甲酰胺中，氮气保护下加入2-哌嗪酮，升温至100-130℃反应10-30h；除溶剂，残余物用二氯甲烷溶解后，硅胶柱层析分离，得到不同n-脂肪胺取代4-哌嗪酮萘酰亚胺。

12、步骤(1)中，4-溴-1,8-萘酐与伯胺的质量比为1:0.3-10，4-溴-1,8-萘酐的质量与乙醇的体积比为1:10-100g/ml；

13、所述伯胺为中的一种或二种。

14、步骤(2)中，不同n-脂肪胺取代的4-溴1,8-萘酰亚胺与2-哌嗪酮的质量比为1:0.3-5，不同n-脂肪胺取代的4-溴1,8-萘酰亚胺的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:0.5-60g/ml。

15、上述荧光染料在活细胞及活体内能够对细胞核进行特异性标记并实现荧光成像。

16、一类高选择性，生物相容性的细胞核荧光染料在荧光成像、分子探针及荧光传感中的应用。

17、该类探针拥有合成原料低价、方法简单且易于衍生等优点。

18、本发明提供一类用于细胞核标记的荧光染料的合成及应用，该类染料为不带电荷中性分子，以4-取代的萘酰亚胺为母体，在其4-位引入2-哌嗪酮，其酰胺键使染料具有更多与核苷酸进行氢键相互作用的位点。此类荧光染料能够与脱氧核糖核酸(dna)选择性结合，并实现结合后荧光增强；不同烷基胺的引入，进一步增加了染料的生物相容性及其与dna的结合能力。该类染料具有快速的透膜性，高选择性的细胞核标记能力，且具有高达4.9倍的成像信噪比，能够实现对细胞核的实时荧光成像。

技术特征：

1.用于细胞核标记的荧光染料，其特征在于，该荧光染料结构如下化合物中的一种或二种：

2.一种权利要求1所述的用于细胞核标记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，4-溴-1,8-萘酐与伯胺的质量比为1:0.3-10，4-溴-1,8-萘酐的质量与乙醇的体积比为1:10-100g/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，不同n-脂肪胺取代的4-溴1,8-萘酰亚胺与2-哌嗪酮的质量比为1:0.3-5，不同n-脂肪胺取代的4-溴1,8-萘酰亚胺的质量与n,n-二甲基甲酰胺的体积比为1:0.5-60g/ml。

5.一种权利要求1所述的用于细胞核标记的荧光染料在荧光成像、作为分子探针或在荧光传感中的应用。

技术总结本发明提供一类用于细胞核标记的荧光染料的合成及应用，该类染料为不带电荷中性分子，以4‑取代的萘酰亚胺为母体，在其4‑位引入2‑哌嗪酮，其酰胺键使染料具有更多与核苷酸进行氢键相互作用的位点。此类荧光染料能够与脱氧核糖核酸(DNA)选择性结合，并实现结合后荧光增强；不同烷基胺的引入，进一步增加了染料的生物相容性及其与DNA的结合能力。该类染料具有快速的透膜性，高选择性的细胞核标记能力，能够实现对细胞核的实时荧光成像。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