氮杂双环戊萘类荧光分子探针及制备和应用制造技术

本发明专利技术提供氮杂双环戊萘类荧光分子探针及制备和应用

【技术实现步骤摘要】
氮杂双环戊萘类荧光分子探针及制备和应用


[0001]本专利技术属于新材料荧光探针领域，具体涉及一种氮杂双环戊萘类荧光分子探针及其制备和应用，适用于对细胞中不同细胞器标记成像
。

技术介绍

[0002]细胞器是细胞正常工作和运转的基本结构基础，其活动与生命过程息息相关
。
如脂质滴是细胞中脂质储存和代谢的细胞器，其活动与脂质储存代谢
、
信号转导和细胞凋亡密切相关，脂质滴的运动失调已被证实与病毒感染
、
炎症
、
肥胖和癌症等多种疾病密切相关
。
细胞膜是细胞内外物质交换的屏障，其主要成分为蛋白质和脂质，是维持细胞内环境稳定和细胞间信号传导的结构基础，同时，细胞膜荧光成像是划分细胞边界的最有力手段
。
线粒体是真核细胞中过氧化磷酸化和脂质氧化反应的主要场所，为细胞活动提供能量，线粒体探针可用于研究线粒体功能或其对细胞代谢的影响
。
溶酶体可与细胞膜或细胞器膜结合，参与细胞中生物分子降解
、
细胞凋亡
、
信号传导等过程
。
因此，开发特异性的细胞器探针，并用于细胞内细胞器的定位和示踪具有重要的意义
。
[0003]传统的荧光探针通常具有较大的共轭平面，表现出聚集引起淬灭
(Aggregation
‑
Caused Quenching
，
ACQ)
的性质
。
这些探针面临如斯托克斯位移小
、
发射半峰宽大
、
背景干扰等缺陷，在用作细胞器探针时，容易导致对细胞器成像不完全和信息缺失
。2001
，一类具有聚集诱导发光
(Aggregation
‑
Induced Emission
，
AIE)
性质的分子被报道，其与
ACQ
类荧光材料具有完全相反的发光特点，具体表现为在溶解状态下不发射荧光，聚集之后则表现出强荧光
。AIE
分子的发现解决了传统荧光分子在使用时聚集诱导淬灭的难题，从而拓宽了荧光材料的应用领域
。
近年来，具有溶液
‑
固体双状态发射
(Dual
‑
Sate Emission
，
DSE)
的新型荧光材料吸引了众多研究者的注意，
DSE
类荧光分子具有更宽泛的应用范围
。
相较于传统的
ACQ
类荧光分子，
AIE
和
DSE
类荧光分子在细胞器成像表现出更大的优势，如生物相容性好
、
亮度高
、
特异性强
、
光稳定性好
。
此外，
DSE
分子可以在低浓度到高浓度的一个宽范围内实现细胞器荧光成像
。
因此，越来越多的有机
AIE
或
DSE
小分子被开发为特异性细胞器荧光探针
。
[0004]目前，在开发具有
AIE
或
DSE
性质的特异性细胞器荧光探针研究中，仍然面临诸多挑战，如：一
、
合成步骤复杂，大部分细胞器探针需要不同的定位基团，需要从头合成；二
、
荧光发射半峰宽大，不同探针之间信号相互干扰，不适于复杂细胞环境中的多重标记；三
、
斯托克斯位移小，激发波长对发射波长的信号形成干扰
。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺点或改进需求，本专利技术提供一种氮杂双环戊萘荧光分子探针，是一类氮杂双环戊萘类新型荧光分子探针，所述的氮杂双环戊萘类衍生物的结构如下：
[0006][0007]本专利技术的荧光分子探针
I
‑1具有
DSE
性质，探针
I
‑
2、I
‑3和
I
‑4具有
AIE
性质，不同探针对不同细胞器具有特异性的靶向作用，通过激发光作用下，在不同的细胞器中于不同的发射波长处产生相应的荧光信号，实现细胞器成像
。
其中，
I
‑1可靶向细胞中脂质滴，激发波长为
395nm
，发射波长为
520
–
580nm
，表现为橙色荧光；
I
‑2可靶向细胞中细胞膜，激发波长为
374nm
，发射波长为
480
–
540nm
，表现为绿色荧光；
I
‑3可靶向细胞中线粒体，激发波长为
372nm
，发射波长为
480
–
540nm
，表现为绿色荧光；
I
‑4可靶向细胞中溶酶体，激发波长为
369nm
，发射波长为
480
–
540nm
，表现为绿色荧
。
[0008]本专利技术的荧光分子探针为
DSE
或
AIE
分子，具有斯托克斯位移大
、
细胞器专一性强
、
荧光强度高等优点，此外，本专利技术中
AIE
分子还表现出特有的窄半峰宽的特点
。
[0009]本专利技术的另一目的是提供所述氮杂双环戊萘类荧光分子探针的制备方法，通过以下步骤实现：
a)
在吡啶中，4‑
叔丁基苯甲酰氯和咪唑在三乙胺的催化下生成
M1
；
b)
在乙腈和二氯甲烷的混合溶剂中，中间体
M1
在碳酸铯的催化下与溴乙腈反应生成中间体
M2
；
c)
在四氢呋喃中，中间体
M2
在叔丁醇钾的催化下生成化合物
I
‑1；
d)
在乙腈中，化合物
I
‑1与不同的碘化物反应分别得化合物
I
‑
2、I
‑
3、I
‑
4。
[0010]合成路线如下：
[0011]在步骤
a)
中，其优选条件为：在氮气保护下，将咪唑
(0.68g
，
0.01mol)
溶于4毫升无水吡啶中，并加入三乙胺
(4.2mL,0.03mol)
，将反应混合物用冰浴冷却，并在冰浴下逐滴加入4‑
叔丁基苯甲酰氯
(5.88g
，
0.03mol)
，然后将混合物在室温下搅拌2小时，小心地加入
NaOH
水溶液
(40
％，
w/w
，
2mL)
，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种氮杂双环戊萘类荧光分子探针，其特征在于，所述的氮杂双环戊萘类衍生物的结构如下：
2.
权利要求1所述的氮杂双环戊萘类荧光分子探针的制备方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
a)
在吡啶中，4‑
叔丁基苯甲酰氯和咪唑在三乙胺的催化下生成
M1
；
b)
在乙腈和二氯甲烷的混合溶剂中，中间体
M1
在碳酸铯的催化下与溴乙腈反应生成中间体
M2
；
c)
在四氢呋喃中，中间体
M2
在叔丁醇钾的催化下生成化合物
I
‑1；
d)
在乙腈中，化合物
I
‑1与不同的碘化物反应分别得化合物
I
‑
2、I
‑
3、I
‑4；合成路线如下：
3.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤
a)
中，在氮气保护下，将咪唑溶于无水吡啶中并加入三乙胺，将反应混合物用冰浴冷却，并在冰浴下逐滴加入4‑
叔丁基苯甲酰氯，然后将混合物在室温下搅拌2小时，小心地加入
NaOH
水溶液，并将混合物回流1小时，
将反应混合物倒入冷水中并搅拌1小时，过滤得固体，固体用
20
毫升水洗涤三次并在
70℃
下干燥，得黄白色中间体
M1。4.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤
b)
中，将中间体
M1
溶于乙腈和二氯甲烷的混合溶剂中，室温下加入碳酸铯并搅拌反应
15
分钟，然后逐滴加入溴乙腈，将混合物于室温下再搅拌反应2小时，随后过滤反应液并将所得液体减压下浓缩，所得残留物在乙醇中重结晶得中间体
M2。5.
根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤
c)
中，在氮气保护下，将中间体
M2
溶于无水四氢呋喃中，在室温下加入叔丁醇钾，将反...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹宏斌，李进彪，劳嘉欣，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：