[發明專利]一種單組分有機余輝化合物及其生物檢測的應用

在審

• 申請號: 202310276502.6
• 申請日: 2023-03-21
• 公開（公告）號: CN116606220A
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 郭志前;張玉濤;李娟;盧耀;燕宸旭;趙美玲;劉鵬琦;朱為宏
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C07C255/37
• 分類號: C07C255/37;C07C253/30;C09K11/06;G01N21/64;A61K49/00
• 代理公司: 上海申浩律師事務所 31280
• 代理人: 龔敏

本發明公開了一種單組分有機余輝化合物及其生物檢測的應用，是波長可調控的仿生型有機余輝化合物及其水相中生物檢測的應用，屬于發光成像及診斷檢測領域。本發明提供的單組分有機余輝化合物具有在生理環境中高發光效率的優點，其發射峰在580?720nm之間，具有強的組織穿透能力。該余輝化合物具有式I所示的分子結構通式，含有富電子基取代的雙鍵基團是其必要的分子結構特征。該種單組分余輝化合物在水相中能觀察到不同波長的余輝發光，可用于發光成像或發光診斷標記物。

技術領域

本發明屬于發光成像及診斷檢測領域，具體涉及一種不同發光波長小分子有機余輝化合物及其在余輝成像中的使用方法。

背景技術

余輝發光是指發光材料在激發光移除后持續發光的一種現象，因為避免了實時光激發帶來的光散射、背景熒光的干擾，受到了廣大科研學者的青睞。目前，無機余輝發光量子點已在防偽、油墨、安全指示、裝飾等領域廣泛應用。但受限于無機量子點，尤其是其中重金屬離子潛在的生物安全性隱患，在生物成像以及發光檢測更傾向于采用高生物相容性的有機余輝材料。

現階段有機余輝材料的報道主要分為兩大類：其一是氧氣淬滅型余輝發光材料，主要由磷光或熱致延遲熒光材料通過物理包裹，如主客體配位或微晶包裹形成的余輝發光納米顆粒，這類材料在充分溶解狀態下與溶解氧接觸會導致自身余輝發光性質的喪失(Chem.Eur.J.,2022,28,e2022008)；其二是耗氧型余輝發光材料，主要由光敏劑、儲能單元、發光單元的多元摻雜形成余輝發光納米顆粒或余輝發光微球，余輝發光的產生依賴光敏劑在光照下產生的單線態氧是這類材料的特征(J.Am.Chem.Soc.,2022,144,3429)。然而，這兩類傳統余輝發光材料都需要制備納米顆粒，并非水溶液中均相發光，批次間發光效果很難實現一致。

針對傳統有機余輝發光材料上述問題，2020年報道了水相中單一小分子余輝發光化合物(Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,9059)，實現了分散態下單組分小分子化合物不依賴與單線態氧的余輝發光，中國發明專利(CN?110804009?A)。在該發明中提出新一代小分子有機余輝化合物，采用光照模擬了螢光素酶、Mg²⁺，ATP的催化小分子化合物與氧氣反應高效生成1,2-二氧雜環丁烷結構，隨后該結構快速分解，從而在水溶液中釋放出高強度余輝發光。

相較于多組分有機余輝納米顆粒，本發明提供的余輝發光化合物能夠避免納米顆粒的制備過程，直接在溶液態使用。同時本發明提供的余輝發光化合物發光過程不依賴單線態氧氧化產生余輝發光，其自身能在pH大于5.0的環境中在光照下與氧氣反應，因此可以免除光敏劑的使用，實現單組分分散態余輝發光。此外，本發明提供的余輝發光化合物具有優異的拓展性，通過吸電子基團A的替換，構建了多種發光波長與發光壽命的小分子有機余輝發光化合物，并且成功用于水溶液、細胞、活體余輝發光成像。

發明內容

本發明的目的是提供一種小分子有機余輝化合物，其分子結構特征包含推拉電子體系與富電子基取代的雙鍵基團。余輝化合物在pH值5.0以上微環境中，光照下迅速發生電子轉移，形成雙自由基，進一步與氧氣加成生成1,2-二氧雜環丁烷高能不穩定結構，隨后該結構快速分解產生余輝發光。通過調控吸電子基團A，能夠獲得不同發光波長的有機余輝化合物。

本發明設計有機余輝化合物的分子結構特征包含推拉電子體系與富電子基取代的雙鍵基團，一種單組分有機余輝化合物，其結構通式如下：

式I中吸電子基團A為至少包含一個氰基的生色團，X為鹵素原子；其中，甲氧基(富電子基)取代雙鍵基團是必要的結構，且該結構處于吸電子A的鄰位或對位，共同組成推拉電子體系。

進一步的，所述吸電子基團A為如下含有氰基結構中的任意一種：