一种七甲川菁近红外荧光染料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及有机荧光分子，尤其是涉及一种七甲川菁近红外荧光染料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、癌症严重威胁着人类的生命健康，随着人口老龄化程度的加深和人们生活方式的改变，癌症带来的挑战愈加严峻。目前针对癌症的治疗手段主要有化疗、放疗、消融、手术切除等，就实体瘤而言，早筛早诊早手术能有效的提高疾病的治愈率进而延长患者的生存期。

2、随着医学各种先进设备的出现，如计算机断层扫描（ct）、磁共振成像（mri）、正电子发射断层扫描（pet）、近红外荧光影像系统和超声（us）等，极大的提高了肿瘤早期检出率，为肿瘤的精准诊断提供重要参考。相比于ct、mri等光学分子影像手术导航技术具有实时、无创、高分辨率的特点，为肿瘤的精准手术提供了崭新的影像学辅助手段。近红外荧光成像诊断在肿瘤诊断（早、中和晚）、术中导航、预后和复发监测诊断等方面具有优势，该诊断方法主要通过近红外荧光探针（650~1000 nm）来进行具体的检测，其能提供高分辨的组织和器官图像，具有生物毒性小和自发荧光低的优点，有利于最大限度地减少背景干扰。

3、吲哚菁绿是经fda获批的近红外荧光染料，静脉注射后易于血浆蛋白结合，由肝脏代谢入胆汁中，可经epr效应滞留于肿瘤组织。具有安全性高、广谱肿瘤靶向作用（所有实体瘤），但其肿瘤靶向能力较弱，临床人用剂量≤2.0 mg/kg，因此限制了其应用范围。因此，开发具有广谱、荧光效率更高、肿瘤靶向能力更强的靶向造影剂具有重要的临床意义。

4、cn111196896a公开了一种具有肿瘤靶向性的水溶性七甲川菁类近红外染料及其应用。结构式i的近红外这种染料随血红蛋白广泛分布于全身组织后，其在正常组织中代谢较肿瘤组织快，因此能够大量滞留于肿瘤组织，从而起到活体诊断的功能。经肿瘤靶向能力验证，发现nir-04肿瘤靶向能力较icg更强，肿瘤滞留时间超过48 h；但nir-04在肝脏中长时间蓄积的不足。

5、因此，亟待开发一种具有肿瘤靶向能力强、肿瘤成像时间长的近红外荧光染料。

6、有鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种七甲川菁近红外荧光染料，所述七甲川菁近红外荧光染料以nir-04为母核，进行修饰，有效地改善了nir-04在肝脏中长时间蓄积的不足的问题，同时保留肿瘤靶向能力；即本发明所述的开发七甲川菁近红外荧光染料具有肿瘤靶向能力强、肿瘤成像时间长的优势。

2、本发明的目的之二在于提供一种七甲川菁近红外荧光染料的制备方法，所述制备方法通过对nir-04的进一步修饰，通过在缩合剂作用下酰胺缩合、三氟乙酸脱三苯甲基保护基、亲核取代、进一步脱保护等反应，制备了一系列的七甲川菁近红外荧光染料。

3、本发明的目的之三在于提供一种所述的七甲川菁近红外荧光染料在制备荧光造影剂中的应用。

4、本发明的目的之四在于提供一种所述的七甲川菁近红外荧光染料在制备肿瘤诊断药物中的应用；也别是在制备肝癌或结直肠癌诊断药物中的应用。

5、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

6、第一方面，本发明提供一种七甲川菁近红外荧光染料，所述七甲川菁近红外荧光染料具有如下式ι所示的结构：

7、

8、式ι；

9、其中，x或y各自独立地为氢离子或可成盐正价离子；m或n各自独立地为3或4；g为0~20的整数，例如可以是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20等。

10、在本发明中，所述七甲川菁近红外荧光染料以nir-04为母核，进行修饰，得到了一种水溶性好、无肝脏蓄积、肿瘤部位长时间滞留的被动靶向的广谱型荧光造影剂，从而应用于临床肿瘤诊断和术中导航。

11、优选地，所述可成盐正价离子包括正价碱金属离子和/或nh4+。

12、优选地，所述正价碱金属离子为na+和/或k+。

13、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的七甲川菁近红外荧光染料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

14、（1）将((9h-芴-9-基)甲氧基)羰基三甘肽、2-(三苯甲基巯基)乙胺、缩合剂、碱和反应溶剂混合，经缩合反应后再进行后处理，得到中间体a；

15、（2）将中间体a、三氟乙酸、三异丙基硅烷和水混合，经反应后再进行后处理，得到中间体b；

16、（3）将染料分子、中间体b、碱和反应溶剂混合，进行反应再进行后处理，得到中间体c；

17、所述染料分子具有如下式ⅱ所示的结构：

18、

19、式ⅱ

20、其中，x或y各自独立地为氢离子或可成盐正价离子；m或n各自独立地为3或4；

21、（4）将中间体c、仲胺和反应溶剂混合，进行反应再进行后处理，得到所述七甲川菁近红外荧光染料。

22、优选地，步骤（1）中，所述((9h-芴-9-基)甲氧基)羰基三甘肽、2-(三苯甲基巯基)乙胺、缩合剂和碱的摩尔比为1:(0.8~1.2):(1.5~3):(2~4)；

23、其中，“0.8~1.2”例如可以是0.8、0.9、1、1.1、1.2等；

24、其中，“1.5~3”例如可以是1.5、1.8、2、2.2、2.5、3等；

25、其中，“2~4”例如可以是2、2.5、3、3.5、4等。

26、优选地，步骤（1）中，所述反应溶剂与所述((9h-芴-9-基)甲氧基)羰基三甘肽的质量比为(5~20):1，例如可以是5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1等。

27、优选地，步骤（1）中，所述缩合剂选自hatu、hbtu、hctu、hoat或hobt中的任意一种或至少两种的组合。

28、优选地，步骤（1）中，所述碱选自三乙胺和/或二异丙基乙胺。

29、优选地，步骤（1）中，所述反应溶剂为极性溶剂。

30、优选地，步骤（1）中，所述极性溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或 n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。

31、优选地，步骤（1）中，所述缩合反应的温度为10~40℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等，缩合反应的时间为0.5~2 h，例如可以是0.5 h、0.6 h、0.8 h、1 h、1.2 h、1.4 h、1.6 h、1.8 h、2 h等。

32、优选地，步骤（1）中，所述后处理具体包括以下步骤：向步骤（1）中缩合反应后所得的反应液中加入水，形成混悬液；采用有机溶剂对混悬液进行萃取，收集有机相，再进行干燥和浓缩，得到中间体a。

33、优选地，步骤（1）中，所述萃取采用的有机溶剂为乙酸乙酯；

34、优选地，步骤（1）中，所述反应液、水和有机溶剂的体积比为1:(0.8~1.2):(1~5)；

35、其中，“0.8~1.2”例如可以是0.8、0.9、1、1.1、1.2等；

36、其中，“1~5”例如可以是1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5等。

37、优选地，步骤（2）中，所述三氟乙酸、三异丙基硅烷和水的体积比为(94~96):(2~3):(2~3)；

38、其中，“94~96”例如可以是94、94.5、95、95.5、96等；

39、其中，“2~3”例如可以是2、2.2、2.4、2.6、2.8、3等。

40、优选地，步骤（2）中，所述三氟乙酸、三异丙基硅烷和水的混合液的总体积与萃取用有机溶剂的体积比为1:(0.8~1.2)，例如可以是1:0.8、1:0.9、1:1、1:1.1、1:1.2等。

41、优选地，步骤（2）中，所述反应的温度为10~40℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等，反应的时间为0.5~2 h，例如可以是0.5 h、0.6 h、0.8 h、1 h、1.2h、1.4 h、1.6 h、1.8 h、2 h等。

42、优选地，步骤（2）中，所述后处理具体包括以下步骤：将步骤（2）反应后所得的反应液的ph调节至中性后，再进行过滤、浓缩和柱层析，得到中间体b。

43、优选地，步骤（2）中，调节ph的试剂为碳酸钠溶液。

44、优选地，步骤（3）中，所述染料分子、中间体b和碱摩尔比为1:(0.8~1.2):(1.5~4)；

45、其中，“0.8~1.2”例如可以是0.8、0.9、1、1.1、1.2等；

46、其中，“1.5~4”例如可以是1.5、2、2.5、3、3.5、4等。

47、优选地，步骤（3）中，所述反应溶剂与所述中间体b的质量比为(5~20):1，例如可以是5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1等。

48、优选地，步骤（3）中，所述碱选自三乙胺和/或二异丙基乙胺。

49、优选地，步骤（3）中，所述反应溶剂为极性溶剂。

50、优选地，所述极性溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或 n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。

51、优选地，步骤（3）中，所述反应的温度为10~40℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等，反应的时间为0.5~2 h，例如可以是0.5 h、0.6 h、0.8 h、1 h、1.2h、1.4 h、1.6 h、1.8 h、2 h等。

52、优选地，步骤（3）中，所述后处理具体包括以下步骤：向步骤（3）中反应后所得的反应液中加入有机溶剂，经离心和过滤，得到中间体c。

53、优选地，步骤（3）中，所述有机溶剂为乙酸乙酯和/或甲基叔丁基醚。

54、优选地，步骤（4）中，所述中间体c和仲胺的摩尔比为1:(1~2)，例如可以是1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4、1:1.5、1:1.6、1:1.7、1:1.8、1:1.9、1:2等。

55、优选地，步骤（4）中，所述反应溶剂与所述中间体c的质量比为(5~20):1，例如可以是5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1等。

56、优选地，步骤（4）中，所述仲胺选自哌啶、吗啉或二乙胺中的任意一种或至少两种的组合。

57、优选地，步骤（4）中，所述反应溶剂为极性溶剂。

58、优选地，步骤（4）中，所述极性溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或 n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。

59、优选地，步骤（4）中，所述反应的温度为10~40℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等，反应的时间为2~6 h，例如可以是2 h、2.5 h、3 h、3.5 h、4 h、4.5h、5 h、5.5 h、6 h等。

60、优选地，步骤（4）中，所述后处理具体包括以下步骤：向步骤（4）中反应后所得的反应液中加入有机溶剂，过滤，得到粗产品，再经液相色谱纯化，得到七甲川菁近红外荧光染料。

61、优选地，步骤（4）中，所述有机溶剂为乙酸乙酯和/或甲基叔丁基醚。

62、更为具体地，步骤（4）所得到的七甲川菁近红外荧光染料具有如式ι所示的结构，且g为2。

63、作为本发明一可选的技术方案，所述七甲川菁近红外荧光染料的制备方法还包括以下步骤：

64、（5）将步骤（4）制备得到的七甲川菁近红外荧光染料、原料2、缩合剂、碱和反应溶剂混合，经缩合反应后再进行后处理，得到中间体e；其中，所述原料2选自((9h-芴-9-基)甲氧基)羰基三甘肽或(叔丁氧羰基)甘氨酰甘氨酰甘氨酸；

65、（6）将中间体e进行脱保护基的反应，再进行后处理，得到所述的七甲川菁近红外荧光染料。

66、更为具体地，步骤（6）所得到的七甲川菁近红外荧光染料具有如式ι所示的结构，且g为5。

67、优选地，步骤（5）中，所述原料2、步骤（4）制备得到的七甲川菁近红外荧光染料、缩合剂和碱的摩尔比为1:(0.8~1.2):(1.5~3):(2~4)；

68、其中，“0.8~1.2”例如可以是0.8、0.9、1、1.1、1.2等；

69、其中，“1.5~3”例如可以是1.5、1.8、2、2.2、2.5、3等；

70、其中，“2~4”例如可以是2、2.5、3、3.5、4等。

71、优选地，步骤（5）中，所述反应溶剂与所述原料2的质量比为(5~20):1，例如可以是5:1、6:1、8:1、10:1、12:1、14:1、16:1、18:1、20:1等。

72、优选地，步骤（5）中，所述缩合剂选自hatu、hbtu、hctu、hoat或hobt中的任意一种或至少两种的组合。

73、优选地，步骤（5）中，所述碱选自三乙胺和/或二异丙基乙胺。

74、优选地，步骤（5）中，所述反应溶剂为极性溶剂。

75、优选地，步骤（5）中，所述极性溶剂选自二甲基甲酰胺、二甲基亚砜或 n-甲基吡咯烷酮中的任意一种或至少两种的组合。

76、优选地，步骤（5）中，所述缩合反应的温度为10~40℃，例如可以是10℃、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃、40℃等，缩合反应的时间为0.5~2 h，例如可以是0.5 h、0.6 h、0.8 h、1 h、1.2 h、1.4 h、1.6 h、1.8 h、2 h等。

77、优选地，步骤（5）中，所述后处理具体包括以下步骤：向步骤（5）中缩合反应后所得的反应液中加入有机溶剂，再进行过滤和干燥，得到中间体e。

78、优选地，步骤（5）中，所述反应液中加入的有机溶剂为乙酸乙酯和/或甲基叔丁基醚。

79、优选地，步骤（6）中，所述脱保护基采用的试剂为仲胺和/或三氟乙酸。

80、优选地，步骤（6）中，所述脱保护基采用的仲胺选自哌啶、吗啉或二乙胺中的任意一种或至少两种的组合。

81、优选地，重复步骤（5）和（6）直至制备得到g为6以上的式ι所示的结构的七甲川菁近红外荧光染料。

82、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的七甲川菁近红外荧光染料在制备荧光造影剂中的应用。

83、第四方面，本发明提供一种第一方面所述的七甲川菁近红外荧光染料在制备肿瘤诊断药物中的应用。

84、优选地，所述肿瘤为肝癌或结直肠癌肿瘤。

85、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

86、（1）本发明通过对nir-04的进一步修饰，通过在酰胺缩合、脱三苯甲基保护基、亲核取代、脱保护等反应，制备了一种七甲川菁近红外荧光染料，改善nir-04的体内代谢特性，无肝脏蓄积等不足，此荧光染料可用于外科手术导航切除肿瘤。

87、（2）本发明制备的七甲川菁近红外荧光染料具有广谱的被动肿瘤靶向作用，相同剂量下肿瘤靶向能力较icg更强、水溶性好、肿瘤滞留时间长、剂量更低、正常组织不蓄积等优点，不仅能应用于制备荧光造影剂或者肿瘤诊断药物，而且在临床外科术中荧光引导肿瘤手术切除等领域具有应用潜力。