[發明專利]一種基于香豆素的熒光探針及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011224846.5
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112341453A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 苗俊峰;翁嘉勁;劉昱池;郭煒
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C07D417/06
• 分類號: C07D417/06;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 太原申立德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14115
• 代理人: 郭海燕

本發明屬于有機小分子熒光探針領域，具體涉及一種基于香豆素的熒光探針及其制備方法和應用。針對目前發射波長較長、光量子產率高的熒光探針較少的狀況，本發明在7?二乙胺基香豆素的基礎上，通過一系列的反應，合成了一種可用于檢測微環境中極性的熒光探針PQA，該熒光探針在不同極性以及非極性溶劑中的Stokes位移較大、溶解性較好、發射波長有更大的區域且光量子產率較高，可避免染料的自吸收、分子聚集引發的熒光猝滅，還可減少細胞或組織自發熒光的干擾。

技術領域

本發明屬于有機小分子熒光探針領域，涉及一種含苯并雜環芳硫醚類化合物檢測細胞內極性變化的熒光探針及其應用，具體涉及一種基于香豆素的熒光探針及其制備方法和應用。

背景技術

極性是化學化工生產中的一種重要參數，也是決定局部環境(微環境)特性的一個重要的環境因素。許多有機和無機的反應進程都依賴于周圍環境的極性；在生物系統細胞水平上，極性通過分離蛋白質和其抑制劑激活蛋白質的功能，從而控制細胞功能蛋白質；極性能引發信號轉導過程；由于疏水性相互作用在生理活動中發揮重要作用，極性能控制生物膜系統。因此，迫切需要開發有效的工具來監測微環境中的極性。

在眾多細胞工具中，熒光探針檢測法由于其專一性，敏感性、可視化和無侵入性，結合熒光顯微鏡可以高分辨率的實時檢測生物系統中的目標分子。

香豆素熒光染料光物理和化學性質優異，熒光量子產率高，Stokes位移較大，并且易于修飾，已經被用于各種目標分子的檢測。香豆素是典型的ICT熒光染料，具有對極性敏感的潛力，但該染料在短波長(400-520nm)區域發射，易受背景熒光的干擾，不適用于細胞、組織及活體成像中的應用。

發明內容

針對上述問題本發明提供了一種基于香豆素的檢測極性的熒光探針及其制備方法，此外，該探針可應用于生物細胞內極性檢測，該本發明能夠彌補目前發射波長較長、光量子產率高的熒光探針較少的狀況。

為了達到上述目的，本發明采用了下列技術方案：

本發明的機理如下：

化合物PQA是一個典型的分子內電荷轉移(ICT)熒光團，分子內電荷轉移共軛體系中供電子基團為N,N-二甲基氨基，它通過C-N共價鍵與共軛體系連接，在極性溶劑中形成了扭曲的分子內電荷轉移(TICT)激發態，TICT激發態分子內正負電荷分離，極性強，對環境極性因素敏感。而在非極性溶劑中激發態分子主要以ICT形式存在。極性溶劑中激發態分子主要以TICT激發態形式存在，而且由于分子TICT激發態在極性溶劑中能量大幅度下降，促使熒光發射光譜紅移，并且非輻射躍遷過程增強，導致熒光量子產率劇烈下降。

一種基于香豆素的熒光探針，其結構式為：

一種基于香豆素的熒光探針的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，化合物2的合成：將Br₂逐滴加入到7-二乙胺基香豆素的醋酸溶液中，室溫下攪拌，過濾得到白色固體，然后用醋酸洗滌3次，晾干，用丙酮重結晶，得到白色化合物2，即7-二乙胺-3-溴香豆素；

步驟2，化合物3的合成：在氮氣保護下，將PdCl₂(PPh₃)₂、CuI、三乙胺和三甲基硅基乙炔依次加入到步驟1所得化合物7-二乙胺-3-溴香豆素的無水DMF溶液中，進行反應，待反應液冷卻后，加入水，并用二氯甲烷萃取，收集有機相，用無水硫酸鈉干燥，旋干有機溶劑并用硅膠柱色譜分離得到粗產品，用少量的甲醇洗滌粗產品得到化合物3，即7-二乙胺-3-三甲基硅基乙炔基香豆素；

步驟3，化合物4的合成：將化合物7-二乙胺-3-三甲基硅基乙炔基香豆素和碳酸鉀加入到甲醇溶液中，攪拌，旋干溶劑得到固體，固體用二氯甲烷和水萃取，收集有機相，并用無水硫酸鈉干燥，再次旋干有機溶劑，并用硅膠柱色譜分離得到化合物4，即7-二乙胺-3-乙炔基香豆素；