[發明專利]具有聚集誘導發光特性的水溶性熒光探針及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202111009124.2
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113735762B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 陳杜剛;馮楊振;閆志國;余響林;李婉青;梁文杰
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: C07D213/30
• 分類號: C07D213/30;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發明涉及一種具有聚集誘導發光特性的水溶性熒光探針及其制備方法、應用。首先利用化合物1與4?吡啶硼酸頻哪醇酯在有機溶劑中于65?120℃下催化反應得到化合物2，化合物2與碘甲烷在有機溶劑中于25?80℃下反應得到化合物3，化合物3與三溴化硼在有機溶劑中于20?40℃下反應得到目標產物。本發明方法具有原料易得、合成工藝簡單、收率較高等優點，實驗證明制得的熒光探針可以用于線粒體內粘度的監測，并且具有高選擇性、高靈敏度響應、高抗干擾性、高成像對比度等優點。

技術領域

本發明涉及有機小分子熒光探針技術領域，具體涉及一種具有聚集誘導發光特性的水溶性熒光探針及其制備方法和應用。

背景技術

線粒體是細胞的動力房，其在信號轉導、細胞分化、凋亡、鈣調節等方面發揮著重要作用，而這些功能都與線粒體粘度的波動密切相關。線粒體粘度的變化會進一步影響許多細胞的生理活動過程，如膜融合、代謝物擴散、蛋白質聚集、信號轉導等。據報道，細胞內粘度異常往往與阿爾茨海默癥、糖尿病、動脈粥樣硬化以及高血壓等疾病有關聯，因此通過檢測細胞內粘度可以有效診斷某些疾病。然而，由于細胞內環境十分復雜，選擇性的對粘度進行實時原位檢測仍然是一個巨大的挑戰。所以開發出對線粒體具有靶向作用且能特異性的對粘度進行響應的探針工具非常有意義，將為揭示粘度在相關疾病中扮演的化學與生物學作用提供依據。

傳統的粘度測量手段主要包括毛細管粘度計、旋轉粘度計、落球粘度計，這些方法只能用于宏觀領域，不能在細胞水平對粘度進行監測。熒光探針具有靈敏度高、時空分辨率好、可視化、無損傷檢測等優勢，已廣泛用于生物體內各種組分的選擇性成像。通過理性的分子設計，可以開發出對細胞內乃至特定細胞器內粘度有選擇性響應的探針工具。

近年來，具有聚集誘導發光(AIE)特性的熒光分子因其優異的光穩定性、大斯托克斯位移和高成像對比度而受到廣泛關注。基于分子內運動受限的機制，當細胞內粘度增大時，分子內的轉動、振動等非輻射躍遷會受到抑制，從而使其熒光增強實現對粘度的響應。然而常規的 AIE型熒光探針是疏水性的，在生理環境中發生聚集也會導致熒光增強，這將對粘度的檢測產生嚴重干擾。因此，設計出在細胞環境中具有優異水溶性且不受聚集影響、只對粘度有特異性響應的AIE分子，并將其用于粘度的監測具有重要意義。

檢索發現，中國專利CN108516950B公開了一種基于四苯乙烯的靶向線粒體粘度熒光探針Mito-AIE1和Mito-AIE2，該方案雖然解決了AIE 型探針的水溶性問題，但是依然存在抗干擾能力不強和檢測靈敏度不夠等問題。分析可知該熒光探針分子通過“碳碳雙鍵”將強受體吡啶鹽或者吲哚鹽基團與四苯乙烯相連，而此處的雙鍵容易與活性氧(如次氯酸)和親核試劑(如硫離子)反應導致探針的熒光發生變化，使其在細胞中應用時很容易受到活性氧和親核組分的干擾。當溶液的粘度從1.4cP增加到563.6cP時，上述兩個探針的熒光開啟倍數分別為38倍和6倍，還有較大的提高空間。

針對現有技術中水溶性AIE型粘度熒光探針抗干擾能力不強、成像靈敏度不高的問題，本發明研發了一種新型分子結構的熒光探針。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種具有聚集誘導發光特性的水溶性熒光探針，其分子結構如式(I)所示：

本發明的第二重目的在于提供上述具有聚集誘導發光特性的水溶性熒光探針的制備方法，該方法包括以下步驟：

(a)在有機溶劑I、催化劑I、添加劑I的參與下，化合物1與4- 吡啶硼酸頻哪醇酯反應，得到化合物2

(b)在有機溶劑II參與下，化合物2與碘甲烷反應，得到化合物 3

(c)在有機溶劑III參與下，化合物3與三溴化硼反應，得到式(I) 化合物