[發明專利]一類對pH變化敏感的羅丹明熒光探針、合成方法及應用

無效

• 申請號: 201210140392.2
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102659744A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 肖義;郭海英
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C07D311/80
• 分類號: C07D311/80;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

技術領域

本發明涉及一類對pH變化敏感的羅丹明熒光探針。

背景技術

羅丹明是一類廣泛應用于生物傳感與材料科學的一類熒光分子，由于其較大的摩爾吸光系數，較高的熒光量子產率，較長的吸收和發射波長,使其廣泛用做激光染料、生物標記試劑以及設計熒光增強型探針。羅丹明存在的形式有無色的羅環內酯和紫色兩性離子，通常在急性質子行溶劑中存在的形式是深紅色的兩性離子。其中很多以羅丹明的內酰亞胺形式設計的金屬離子探針，通過羅丹明開環的熒光和關環的無熒光來對金屬離子進行響應。

與熒光素相比，羅丹明具有較好的光穩定性、較寬的光譜可調范圍（500-680?nm），盡管羅丹明具有較好的光物理光化學性質，但是羅丹明的一個顯著特征是對pH不敏感，很難應用于對pH的檢測。為此人們通過對羅丹明結構進行修飾，設計合成了許多羅丹明螺內酰胺類衍生物。這些羅丹明衍生物彌補了羅丹明在pH不敏感方面的缺陷，使其能夠監測pH的變化。但是這些結構的修飾改變了羅丹明的水溶性，使其不利于對活的生物樣品的pH進行監測。為此，急需開發具有良好水溶性、并具有對pH敏感的羅丹明熒光探針。

發明內容

本發明提供了一類對pH變化敏感的羅丹明熒光探針及其制備方法。

一類羅丹明熒光分子，該熒光分子具有如下結構（Ⅰ）、（Ⅱ）、（Ⅲ）、（IV）通式中的一種：

其中，R可以是氫原子、甲基、乙基、丙基、異丙基。X可以是氯離子、溴離子、碘離子、硫酸根離子、磷酸根離子、高氯酸根離子或氟硼酸根離子。

以實例一和實例二為例該羅丹明類熒光分子的合成方法按如下步驟進行：

a、將二溴熒光素溶于無水甲苯中，加入四倍量的N-甲基哌嗪，20%的醋酸鈀，20%BINAP，加熱回流20小時，將反應液減壓蒸干，柱分離得目標產物。

b、將上述所得內鹽產物溶于甲醇中，滴加2倍量濃鹽酸攪拌1h，將甲醇旋干提純得紫色固體。

c、將上述b所得產物溶于甲醇中，滴加2倍量二氯亞砜升溫回流反應，冷卻將甲醇旋干提純得紫色粉末固體。

實例一和實例二為例上述羅丹明類熒光分子的制備反應式如下：

與傳統羅丹明不同,本發明的羅丹明熒光分子比傳統羅丹明環上多兩個N原子，母體環上含有四個N原子，，可通過N原子的PET效應控制使其對H⁺有靈敏的響應，同時具有良好的水溶性，且由于羅丹明母體環上胺基的不同使得本發明的羅丹明熒光分子具有不同pKa值，同時由于其具有較強結合氫離子的能力使得本發明的羅丹明熒光分子具有細胞定位作用，同時可檢測細胞微環境的pH值。

本發明的羅丹明熒光分子的激發波長在450-480?nm和500-540nm范圍內，水溶性好，化學穩定性好；熒光分子合成簡單，通過改變反應物胺的種類來實現對羅丹明分子的修飾。用于化學環境中pH的檢測，具有不同的pKa值。引入的胺可以使熒光分子對pH具有靈敏響應，并具有較高的靈敏度；通過選用不同類型的胺使得合成的羅丹明熒光探針具有不同的pKa值。同時由于本發明的羅丹明熒光探針具有很強的結合氫離子的能力，使得其對細胞具有定位作用，可應用于細胞微環境pH的檢測。

本發明的合成了一系列新型羅丹明類熒光分子，通過改變羅丹明環上胺基來實現羅丹明分子對pH的響應，其合成步驟簡單，同時具有較寬的發射波長?（520?nm和565nm）可以避免細胞或組織的自發熒光的干擾，提高成像深度，減少對生物組織的光損傷；本發明中熒光分子的設計機理是通過改變羅丹明環上的胺來實現合成具有不同pKa值的羅丹明熒光分子，從而實現不同pH的檢測，同時通過引入多個N原子來增強結合氫離子的能力，使其具有不同pKa值。

附圖說明

圖1是本發明的實例施1中不同pH值下的吸收變化曲線圖。

圖2是本發明的實例施1不同pH值下的熒光變化曲線圖。

圖3是本發明的實例施554nm處?不同pH值下的熒光強度變化圖。

具體實施方式

實施例1

a、將二溴熒光素溶于無水甲苯中，加入四倍量的N-甲基哌嗪，20%的醋酸鈀，20%BINAP，加熱回流20小時，將反應液減壓蒸干，柱分離得目標產物，產率60%，HRMS(M⁺)?496.25

b、將上述所得內鹽產物溶于甲醇中，滴加2倍量濃鹽酸攪拌1h，將甲醇旋干提純得紫色固體。

實例2