[發(fā)明專利]一種以芴環(huán)為母體的羧酸鹽雙光子染料、合成方法及應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110254408.1
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN114644836B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王緒化;何賽靈;陳作兵;林靈敏;斯科;龔薇;賀澤瑋;陳飛鴻;王大明;陳向鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C09B23/14
• 分類號: C09B23/14;C09K11/06;G01N21/64;A61K49/00;C07C227/16;C07C229/18
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32273
• 代理人: 王華

本發(fā)明公開了一種以芴環(huán)為母體的羧酸鹽雙光子染料以及其合成方法與應(yīng)用，本發(fā)明的小分子熒光染料具有良好的水溶性、細(xì)胞滲透性、優(yōu)良的雙光子吸收截面以及較好的線粒體識別性等優(yōu)點(diǎn)，能應(yīng)用于活體線粒體標(biāo)記。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于熒光染料及雙光子成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有線粒體識別能力的新型水溶性雙光子吸收熒光染料的合成及應(yīng)用技術(shù)。

背景技術(shù)

線粒體是真核生物細(xì)胞內(nèi)的最主要供能細(xì)胞器。它通過氧化磷酸化合成三磷酸腺苷提供給細(xì)胞能量，承擔(dān)著細(xì)胞生命活動約95％的能量。此外，線粒體還參與細(xì)胞分化、細(xì)胞信息傳遞和細(xì)胞凋亡等過程，且可調(diào)控細(xì)胞生長、細(xì)胞周期等。線粒體結(jié)構(gòu)或功能的異常與神經(jīng)退行性疾病(如帕金森癥、阿爾茲海默癥等)、心血管疾病(卒中等)、代謝性疾病以及癌癥等密切相關(guān)。因而，研究線粒體在細(xì)胞、組織以及活體中的功能與軌跡具有重要的科學(xué)價值。

近年來，熒光染料由于其高靈敏性、易于操作等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于細(xì)胞、組織中相關(guān)結(jié)構(gòu)的標(biāo)記。雙光子成像，通過在近紅外波段內(nèi)(約700nm～1100nm)的飛秒級光子激發(fā)染料，克服了在短波長(約350nm～550nm)激發(fā)對活細(xì)胞的損傷和組織自發(fā)熒光干擾強(qiáng)的缺點(diǎn)。同時，由于采用近紅外激發(fā)及非線性光學(xué)效應(yīng)，雙光子熒光在活組織成像中與單光子成像方法比具有更深的組織穿透性及更高的三維分辨率等優(yōu)勢。

但是，目前商用的染料多數(shù)雙光子吸收截面不高。此外，以MitoTracker為代表的商品化線粒體標(biāo)記染料具有較高的生物毒性，限制了其在活細(xì)胞染色、活體染色等方面的應(yīng)用。因此，開發(fā)的具有較大雙光子吸收截面，特異性強(qiáng)，細(xì)胞毒性低的水溶性雙光子染料具有重要的應(yīng)用前景及商業(yè)價值。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對上述現(xiàn)有存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供了一種以芴環(huán)為母體的羧酸鹽雙光子染料、合成方法及應(yīng)用，本發(fā)明的以芴環(huán)為母體的羧酸鹽雙光子染料具有良好水溶性、低生物毒性、高靈敏度、線粒體高識別性以及雙光子吸收性質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，能應(yīng)用于活體線粒體標(biāo)記。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種以芴環(huán)為母體的羧酸鹽雙光子染料，具有以下分子結(jié)構(gòu)通式：

式中，R1為氫、C_1-12烷基、重復(fù)單元為1-12的乙醚基、醛基、羥基、C_1-12羥烷基或C_1-12羧烷基；R2為氫、C_1-12烷基、C_1-12羥烷基或重復(fù)單元為1-12的乙醚基，X為C_1-12烷基或重復(fù)單元為1-12的乙醚基。

作為優(yōu)選方案，R1為甲基，R2為重復(fù)單元為2的乙醚基，X為C1烷基，并具有以下結(jié)構(gòu)式：

另外，本發(fā)明還提供了一種上述以芴環(huán)為母體的羧酸鹽雙光子染料的合成方法，包括以下步驟：

步驟S1，2,7-二溴-9,9-雙(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-9H芴的合成：

將2,7-二溴-9H-芴和1-(2-溴代乙氧基)-2-甲氧基-乙烷按1:1～3的摩爾比混合，在-78±3℃和二異基氨基鋰作用下反應(yīng)得到2,7-二溴-9,9-雙(2-(2-甲氧基乙氧基)乙基)-9H芴；

步驟S2，甲基(4-溴苯基)甘氨酸的合成：

在乙腈溶液中，按照1:1～3的摩爾比加入步驟S1得到4-溴苯胺和2-溴乙酸甲酯3，并加入碘化鈉和無水碳酸鉀，在90±3℃攪拌下反應(yīng)得到甲基(4-溴苯基)甘氨酸；

步驟S3，N-(4-溴苯基)-N-甲基甘氨酸甲酯的合成：