一种五甲川菁染料及制备方法技术

本发明专利技术实施例提供一种五甲川菁染料及其制备方法，涉及材料制备技术领域。其中，五甲川菁染料具有如下通式I的结构：

A five methcyanine dye and preparation method

The embodiment of the invention provides a five methyl cyanine dye and a preparation method thereof, relating to the technical field of material preparation. Among them, five methocyanine dyes have the following general structure of I:

【技术实现步骤摘要】
一种五甲川菁染料及制备方法
本专利技术属于材料制备
，尤其涉及一种五甲川菁染料及制备方法。
技术介绍
近年来，分子荧光检测与成像技术的发展为生命科学的发展提供了强有力的研究检测工具，例如利用分子荧光成像分析技术的检测仪器，共聚焦荧光成像显微镜、荧光光谱/寿命仪等。在上述理论的基础上，迅速崛起的超分辨成像技术更突破光学衍射极限的限制，获得尺寸小于200nm的微小目标的精细结构成像。随机光学重构超分辨成像方法(STORM)是一种新型的超分辨成像方法。这种方法对荧光材料性能具有较大依赖性，目前Alexa647普遍认为是用于STORM超分辨成像性能较好的荧光材料，但是这类材料的数量少，在将超分辨成像用于活细胞方面还在缺陷，影响正常的使用。另外，SOFI超分辨成像要求荧光材料具有光致闪烁效应，但没有合适的荧光材料适用于SOFI超分辨成像。
技术实现思路
本专利技术提供一种五甲川菁染料及制备方法，旨在解决STORM及SOFI超分辨荧光材料缺乏的问题。本专利技术提供的一种五甲川菁染料，所述五甲川菁染料具有如下通式I的结构：其中，X和Y为O、S、C(CH3)2或NR6，R1为(CH2)nR7或(CH2)mC6H4R7，R2和R3分别为H、卤素、(CH2)nR8、CH2C6H4R8、SO3H、SO3-、OCH3、SCH3、苄氧基团、NO2、O(CH2)nR8、OCH2C6H4R8或CN中的任意一种，R4和R5分别为CH3、CH2CH3、CH2C6H5、CH2C6H4F、(CH2)nR8或CH2C6H4R8中的任一种其中，n为1～18的整数。本专利技术提供一种五甲川菁染料的制备方法，该方法包括：按质量比1:2～2.5:0.05～0.2取甘油、苯甲醛衍生物与甲苯衍生物混合，并在50～60摄氏度的条件下加热回流6～10h，除去生成的水，冷却，并将反应体系加入到碱液中洗涤，萃取、干燥，除去溶剂，得到膏状固体状的中间体I；按质量比1:1～4取中间体I和溶剂混合，在冷水浴中加入碱性物质，加入反应物，分离，纯化，得到中间体II，在酸性条件下进行缩醛反应，得到缩合剂；按照质量比1:1～4将包含取代基2，3，3-三甲基-5-R2(R3)-3H的吲哚林、苯并吲哚类、苯并噻错、苯并噁唑或苯并咪唑与化学式为R4(R5)CH2Z的物质在80～148摄氏度的条件下反应6～36h，得到季铵盐，其中，Z为卤素或OTS，R2和R3分别为H、卤素、(CH2)nR8、CH2C6H4R8、SO3H、SO3-、OCH3、SCH3、苄氧基团、NO2、O(CH2)nR8、OCH2C6H4R8或CN中的任意一种，R4和R5分别为CH3、CH2CH3、CH2C6H5、CH2C6H4F、(CH2)nR8或CH2C6H4R8中的任一种其中，m和n均为1～18的整数；按照质量比1：0.8～2：2～3：0.8～1.2将缩合剂、醇类，季铵盐、无水吡啶混合，在氮气气氛下、50～60摄氏度加热回流6～13小时，除去溶剂，洗涤，分离，纯化，得到五甲川菁染料。本专利技术提供一种五甲川菁染料及制备方法，通过在通式I中引入不含氧的取代基团R1，可以提供一类新型中位含氧单取代的五甲川菁染料，有利于对生物结构的单标记及改进染料的光物理性能包括耐光漂白性及光致闪烁性能，同时五甲川菁的摩尔吸光系数大，吸收、发射波长可调，易于合成，荧光量子产率适中，以及细胞相容性好等特点可作为荧光成像材料，另外，除上述荧光特性外，结合五甲川菁染料的光致闪烁现象，适于作为STORM及SOFI超分辨成像所需的理想荧光材料。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例。图1是本专利技术实施例中缩合剂制备的流程示意图；图2是本专利技术实施例中季铵盐制备的流程示意图；图3是本专利技术实施例中对称性五甲川菁染料制备的流程示意图；图4是本专利技术实施例中不对称性五甲川菁染料制备的流程示意图；图5(a)～图5(d)为活细胞MCF-7，巨噬细胞RAW-7，斑马鱼胚胎细胞及HeLa细胞共聚焦荧光成像测试图；图6为STOM超分辨成像检测图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供一种五甲川菁五甲川菁染料，五甲川菁染料具有如下通式I的结构：其中，X和Y为O、S、C(CH3)2或NR6，R1为(CH2)nR7或(CH2)mC6H4R7，R2和R3分别为H、卤素、(CH2)nR8、CH2C6H4R8、SO3H、SO3-、OCH3、SCH3、苄氧基团、NO2、O(CH2)nR8、OCH2C6H4R8或CN中的任意一种，R4和R5分别为CH3、CH2CH3、CH2C6H5、CH2C6H4F、(CH2)nR8或CH2C6H4R8中的任一种其中，m和n均为1～18的整数。本专利技术提供一种五甲川菁染料及制备方法，由于五甲川菁的摩尔吸光吸收大，吸收发射波长可调，易于合成，荧光量子产率低，以及细胞毒性低的特点应用于作为荧光材料，另外，除上述荧光特性外，五甲川菁染料还可以发生光致闪烁现象，适用于作为STORM及SOFI所需的超分辨荧光材料。具体地，R6为(CH2)nR8或CH2C6H4R8。具体地，R7为H、乙炔基、乙烯基、苯基、萘基、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、呋喃、吡咯杂环、C6H4R9、苯硼酸醇酯、炔丙基、叶酸、氨甲喋呤、RGD、Biotin、SO3R10或COOR11中的任意一种。具体地，R8为H、SO3R10或COOR11中的任意一种。具体地，R10为N(R12R13R14R15)。具体地，R11为C1-18烷基。具体地，R12、R13、R14和R15分别为H、C1-18烷基、(CH2)mOR8或(CHR9CH2O)pR8中的任意一种，m和p均为0～18的整数。具体地，R9为H、胂酸、硼酸、羧酸、磺酸、C1-18烷基、氨基、氧或硫中的任意一种。优选地，在五甲川菁染料的中位引入不同的含氧取代基团R1，其中，R1为非甲基、乙基和丙基的基团。优选地，五甲川菁染料的结构为以下结构式：本专利技术提供一种五甲川菁染料及制备方法，通过在通式I中引入不含氧的取代基团R1，由于五甲川菁的摩尔吸光吸收大，吸收发射波长可调，易于合成，荧光量子产率低，以及细胞毒性低的特点应用于作为荧光材料，另外，除上述荧光特性外，五甲川菁染料还可以发生光致闪烁现象，适用于作为STORM及SOFI所需的超分辨荧光材料。本专利技术还提供五甲川菁染料的合成方法，该方法包括：步骤一、按质量比1:2～2.5:0.05～0.2取甘油、苯甲醛衍生物与甲苯衍生物混合，并在50～60摄氏度的条件下加热回流6～10h，除去生成的水，冷却，并将反应体系加入到碱液中洗涤，萃取、干燥，除去溶剂，得到膏状固体状的中间体I；步骤二、按质量比1:1～4取中间体I和溶剂混合，在冷水浴中加入碱性物质，加入反应物(R1X)，分离，纯化，得到中间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种五甲川菁染料，其特征在于，所述五甲川菁染料具有如下通式I的结构：

【技术特征摘要】
1.一种五甲川菁染料，其特征在于，所述五甲川菁染料具有如下通式I的结构：其中，X和Y为O、S、C(CH3)2或NR6，R1为(CH2)nR7或(CH2)mC6H4R7，R2和R3分别为H、卤素、(CH2)nR8、CH2C6H4R8、SO3H、SO3-、OCH3、SCH3、苄氧基团、NO2、O(CH2)nR8、OCH2C6H4R8或CN中的任意一种，R4和R5分别为CH3、CH2CH3、CH2C6H5、CH2C6H4F、(CH2)nR8或CH2C6H4R8中的任一种其中，m和n均为1～18的整数。2.根据权利要求1所述的五甲川菁染料，其特征在于，R6为(CH2)nR8或CH2C6H4R8，R7为H、乙炔基、乙烯基、苯基、萘基、咪唑、吡唑、噁唑、噻唑、呋喃、吡咯杂环、C6H4R9、苯硼酸醇酯、炔丙基、叶酸、氨甲喋呤、RGD、Biotin、SO3R10或COOR11中的任意一种。3.根据权利要求2所述的五甲川菁染料，其特征在于，R8为H、SO3R10或COOR11中的任意一种，。4.根据权利要求3所述的五甲川菁染料，其特征在于，R10为N(R12R13R14R15)，R11为C1-18烷基，R12、R13、R14和R15分别为H、C1-18烷基、(CH2)mOR8或(CHR9CH2O)pR8中的任意一种，p为0～18的整数。5.根据权利要求2或4所述的五甲川菁染料，其特征在于，R9为H、胂酸、硼酸、羧酸、磺酸、C1-18烷基、氨基、氧或硫中的任意一种。6.一种五甲川菁染料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：按质量比1:2～2.5:0.05～0.2取甘油、苯甲醛衍生物与甲苯衍生物混合，并在50～60摄氏度的条件下加热回流6～10h，除去生成的水，冷却，并将反应体系加入到碱液中洗涤，萃取、干燥，除去溶剂，得到膏状固体状的中间体I；按质量比1:1～4取中间体I和溶剂混合，在冷水浴中加入碱性物质，加入反应物，分离，纯化，得到中间体II，在酸性条件下进行缩醛反应，得到缩合剂；按照质量比1:1～4将包含取代基2，3，3-三甲基-5-R2(R3)-3H的吲哚林、苯并吲哚类、苯并噻错、苯并噁唑或苯并咪唑与化学式为R4(R5)CH2Z的物质在80～148摄氏度的条件下反应6～36h，得到季铵盐，其中，Z为卤素或OTS，R2和R3分别为H、卤素、(CH2)nR8、CH2C6H4R8、SO3H、SO3-、OCH3、SCH3、苄氧基团、NO2、O(CH2)nR8...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志刚，屈军乐，刘毋凡，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44