專利名稱：一類五甲川菁熒光染料、制備方法及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一類五甲川菁熒光染料，尤其是甲川鏈的中位發(fā)生共軛取代的新型熒 光染料與制備方法，以及將該熒光染料用作粘度敏感的熒光探針檢測活細胞內(nèi)微環(huán)境粘度 的方法。
背景技術：
粘度是衡量一種濃稠流體的流動性和擴散性的主要因素，同時是流體擴散速率的 主要參考指標。針對宏觀大體積的粘稠流體，測定流體粘度的方法和儀器已經(jīng)發(fā)展的比較 成熟了，比如轉(zhuǎn)子粘度計、落球粘度計等，然而這一類粘度計只能用于宏觀大體積流體粘度 測定，需要流體體積在不小于ImL ；對微觀環(huán)境，比如組織、細胞水平的粘度測定，這些測試 方法和儀器往往不能達到測試的目的的。而準確測定細胞水平內(nèi)微環(huán)境的粘度又具有非常 重要的意義活細胞內(nèi)不同位置的粘度不同，這對細胞內(nèi)生物分子及胞內(nèi)信號的擴散與傳 遞起著決定性作用。根據(jù)K. Suhling小組的工作可知，正?；罴毎麅?nèi)膜系統(tǒng)微環(huán)境的粘度 最高可以達到140厘泊(cp)，而細胞質(zhì)中的粘度僅1 2cp，相當于純水中的粘度；當出現(xiàn) 病變細胞逐漸死亡的時候，細胞內(nèi)的粘度會顯著提高，最高可以達到300cp，細胞內(nèi)粘度的 顯著變化會導致機體出現(xiàn)疾病或機能失調(diào)等。因此，需要開發(fā)出能測試這些微環(huán)境粘度的 方法。近年來，有一些文獻報道了利用基于分子熒光轉(zhuǎn)子的粘度探針來檢測細胞內(nèi)微環(huán) 境粘度的方法。設計這種粘度探針主要有兩種方法一種是基于熒光壽命成像的方法，另 一種是基于比例熒光系成像的方法。對于熒光壽命成像的方法，前人已經(jīng)做了很優(yōu)秀的工 作。由于熒光壽命成像的發(fā)射波長只有單一的發(fā)射峰；根據(jù)A. Theodorakis小組的工作報 道的要設計雙波長的粘度分子轉(zhuǎn)子有兩種方法，一是基于光誘導分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT)的 方法，但是基于這種機理設計的探針容易受到溶劑的極性的影響，另一種方法就是設計基 于熒光共振能量轉(zhuǎn)的分子轉(zhuǎn)子，這種方法存在的問題就是需要作為能量供體的發(fā)射光譜與 能量受體的吸收光譜有較好的重疊交蓋，這些要求限制了這類探針的設計與應用。細胞內(nèi)成像的精確可靠性十分重要，雖然Suhling等和Theodorakis等小組的工 作分別是采用熒光壽命成像和比例的方法來達到檢測粘度變化的目的，但是現(xiàn)有技術中還 沒有熒光探針具備上述兩種性能。經(jīng)典的五甲川菁類熒光染料的合成是采用季銨鹽與中間共軛鏈的縮合劑在醋酸酐做溶劑、無水醋酸鈉作為催化劑、氬氣保護條件下反應生成。一般的五甲川菁類熒光染料 由于具有摩爾消光吸收大(達到IO5數(shù)量級)等優(yōu)點，在蛋白標記，DNA測序，離子中性小分 子識別，細胞以及活體組織成像方面得到了很廣泛的應用。而到目前為止還沒有文獻報道， 五甲川菁染料用來設計成對環(huán)境粘度敏感的分子轉(zhuǎn)子來檢測溶液或者細胞內(nèi)環(huán)境的粘度。

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術的基礎上，本發(fā)明旨在提供一類新的五甲川菁熒光染料，該染料應當對環(huán)境粘度的變化具有很靈敏的響應，熒光性能受溶劑極性的影響很小，并且具有雙重性 能以保證其既適用于熒光壽命成像法，也適用于熒光比例法來檢測環(huán)境粘度。發(fā)明人在研 究中發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)五甲川菁類熒光染料化合物的甲川鏈中間共軛連接取代基后，染料的光 譜上出現(xiàn)兩個峰。由于取代基的轉(zhuǎn)動容易形成TICT激發(fā)態(tài)，消耗掉了激發(fā)能，使得染料主 要以非輻射的形式回到基態(tài)。該類化合物排除了溶劑極性的影響，對環(huán)境粘度變化具有很 靈敏的響應，當染料所處環(huán)境的粘度增加時，取代基的轉(zhuǎn)動受到抑制，兩個發(fā)射峰處的熒光 強度呈現(xiàn)不同幅度增加，表現(xiàn)出比例變化，熒光壽命也增長，并且這兩種變化與粘度的變化 相關。據(jù)此，可以使用該類化合物在活細胞內(nèi)成像來顯示不同區(qū)域的粘度，或顯示細胞內(nèi)粘 度的變化，具有很好的生物應用前景。因此，本發(fā)明首先提供一類五甲川菁熒光染料，該化合物具有如下結(jié)構通式I 其中X 為 CHO 或 CHCIi3R4 ；R1 和 & 各自獨立選自(CH2) nR7、(CH2) m0R8、(CHR9CH2O) pR8 或 CH2C6H4R7 ；R3和R4各自獨立選自CN、COOH或(00禮6 ；R5, R6 和 R7 各自獨立選自 H、SO3R10 或 COOR11 ；&為!1或(1_18烷基；R9SH或CH3;R10SN(R12R13R14R15);R11 為 Ch8 烷基；R12, R13, R14, R15 和 R16 各自獨立選自 H、C1^18 烷基、(CH2)mOR8 或(CHR9CH2O)pR8 ；Y_為鹵素負離子或者0Ts_ ；n、m、ρ為0 18的整數(shù)。本文中使用的術語“烷基”包括直鏈烷基和支鏈烷基；術語“鹵素”包括氟、氯、溴 和碘；0Ts_是指對甲苯磺酸根離子。上述本發(fā)明的化合物中，優(yōu)選R3和R4為CN的化合物，即取代基X為醛基和丙二腈 乙烯基的化合物。本發(fā)明所述化合物的母體結(jié)構上取代基的作用是調(diào)節(jié)染料在有機溶劑或者水溶 液中的溶解性，或者細胞跨膜的能力。其中優(yōu)選的技術方案是R1和&各自獨立選自(CH2) nR7和/或R5和R6為H。最為優(yōu)選地，R3和R4為CN, R1和R2為CH3, R5和R6為H，即下述式4和式7的化合物。

權利要求
1. 一類五甲川菁熒光染料，具有如下結(jié)構通式I
2.權利要求1所述的化合物，其中R3和R4為CN。
3.權利要求1或2所述的化合物，其中隊和1 2各自獨立選自(CH2)nR7。
4.權利要求1或2所述的化合物，其中&和&為H。
5.權利要求2所述的化合物，其中R1和R2為CH3,R5和R6為H。
6.權利要求1所述的化合物的制備方法，包括如下步驟(1)連有取代基&的2，3，3-三甲基-3H-吲哚與R1CH2Z反應制得季銨鹽II， 其中Z是鹵素或者OTs，Ζ—是鹵素負離子或者OTs-；反應溫度80 148°C，反應時間 6 12小時，反應溶劑選自甲苯、鄰二氯苯、乙醇或乙腈，吲哚化合物與R1CH2Z的投料摩爾
7.權利要求1 5中任一項的化合物在檢測流體粘度中的應用。
全文摘要
一類具有通式I結(jié)構的五甲川菁熒光染料、制備方法及其應用，通式中，X為CHO或CHCR3R4；R1和R2各自獨立選自(CH2)nR7等基團；R3和R4各自獨立選自CN、COOH或COOR16；R5、R6和R7各自獨立選自H、SO3R10或COOR11；R8為H或C1-18烷基；R9為H或CH3；R10為N(R12R13R14R15)；R11為C1-18烷基；R12、R13、R14、R15和R16各自獨立選自H、C1-18烷基、(CH2)mOR8或(CHR9CH2O)pR8；Y-為鹵素負離子或者OTs-；n、m、p為0～18的整數(shù)。該類染料可用于靈敏地檢測組織、細胞等微環(huán)境粘度。
文檔編號G01N11/00GK102146215SQ20111003394
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者和艷霞, 孫世國, 宋鋒玲, 彭孝軍, 楊志剛, 樊江莉, 王靜云 申請人:大連理工大學, 大連福思達信息材料有限公司