CN104327537A - 一种具有生物膜透性潜能的氧杂蒽类荧光染料及其制备方法 - Google Patents

一种具有生物膜透性潜能的氧杂蒽类荧光染料及其制备方法 Download PDF

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CN104327537A CN201410526799.8A CN201410526799A CN104327537A CN 104327537 A CN104327537 A CN 104327537A CN 201410526799 A CN201410526799 A CN 201410526799A CN 104327537 A CN104327537 A CN 104327537A
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Abstract

本发明公开了一类荧光染料及其合成方法和应用,其结构如式(1)所示。本发明提供了一种具有生物相关应用潜能的新型PH稳定可透膜的氧杂蒽类染料，该荧光染料合成产率高，能在水相中PH4-10保持荧光开启，具有很好的光物理化学性能，并且其氧杂蒽的羟基位置和螺环内酯的羧基位置能够很容易被修饰生成生物相关的示踪物。其螺环内酯的羧基位置被肼修饰后衍生物（即化合物5）对汞的选择性识别显著（见附图），能做很好的汞检测荧光探针。另外，得益于其很宽的PH适用范围及良好的膜透性，该染料被修饰后能被应用到溶酶体等酸性细胞器中做检测识别基团,具有重要应用价值。

Description

一种具有生物膜透性潜能的氧杂蒽类荧光染料及其制备方法
技术领域
本发明涉及光学传感成像检测技术中的分子荧光染料的制备，特别是一种具有生物相关应用潜能的新型pH稳定且可透膜的氧杂蒽类染料的制备方法，并将该染料应用到细胞成像实验中。
背景技术
分子荧光染料的研究在分子传感技术，分子成像技术及光电子设备研究等领域是持续热门的话题。氧杂蒽类染料（如荧光素和罗丹明类及其衍生物）以其摩尔消光系数大，量子效率高以及好的生物兼容性而被大量研究并被广泛应用到分子生物学和太阳能电池等领域。然而，由于现有的这些染料其自身光物理性质的缺陷而使其应用受到局限。比如荧光素类染料在强光作用下会发生不可逆的光漂白，而且其荧光性能有强烈的pH依赖性，其与蛋白络合后会导致荧光减弱甚至淬灭；罗丹明类衍生物在浓度较大的溶液或掺杂固体中会因π-π堆积作用而形成二聚体，导致光淬灭或者光敏性降低。因此，基于氧杂蒽类结构的新型分子荧光染料的设计与合成迫在眉睫，依旧是引人注目的研究热点。
Rhodafluor又名rhodol荧光团，以其特有的结构兼具了荧光素和罗丹明好的光物理性质如摩尔消光系数大、荧光量子效率高、光稳定性好以及良好的溶解性，而且它们中的大多数在pH 5.5以上的环境中能产生稳定的光学信号。最近，它们已被成功发展成为一系列荧光示踪物包括对高活性氧、酶、离子及其它化学物质的识别。但就我们所知，现存的rhodafluor染料尽管有优良的光学性质但仍有局限性，如其光稳定性仍有待提高，pH适用范围较窄等。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种具有生物相关应用潜能的新型pH稳定且具有透膜功能的氧杂蒽类染料及其衍生物的制备方法。本发明构思设计了一种新的类似于rhodol的氧杂蒽结构骨架，这种设计不但优化了rhodol染料的发光稳定性，而且将发射波长红移了70-80 nm。与rhodol染料相比，本发明设计合成的新型染料更有利于细胞示踪信号官能团，且对于pH低的细胞器（如：溶酶体pH4.5-5.5）也能够获得稳定的光学信号。
本发明所提供的具有生物膜透性潜能的氧杂蒽类荧光染料化合物，其结构如式1所示
。
本发明提供的具有生物膜透性潜能的新型pH稳定的氧杂蒽类荧光染料的制备方法，详细步骤如下：
(1)将2-(4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰)苯甲酸和1,4-二羟基萘在甲磺酸中加热搅拌，加热温度为80-85 ℃，反应时间4-6h，冷却后得产物溶液。
(2)将上述产物溶液中加水后，用碳酸氢钠中和，乙酸乙酯萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤，用甲醇重结晶即得到如式1产品。
所述2-(4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰)苯甲酸和1,4-二羟基萘的摩尔比为1:1，二者的总重量与溶剂甲磺酸的重量比为1:2-5。
所述中和时加入水的体积与产物溶液的体积比是7-12：1。
所述重结晶时甲醇与固体残余物的重量比为8-15：1。
本发明提供的荧光化合物1在多数有机溶剂中以螺环内酯的结构稳定存在，但对酸较敏感。化合物1在不同溶剂中的光物理性质如表1所示。
表1 化合物1在不同溶剂中的光物理性质
注: a: “-TFA”不加TFA; b: “+TFA”加 1% TFA; c: “--” 吸收值为负数.。
本发明提供的荧光化合物在中性和酸性的水样介质中以开环的共轭形式存在，在pH 1.5-9.5的水溶液中578 nm处有显著的吸收，621 nm处有明显的发射峰，当pH增加到12时吸收峰红移到620 nm处，荧光发射强度变得很弱，随着pH的增大，溶液颜色从紫红色变为墨绿色，其pKa值分别为4.05和10.03。化合物1在不同PH中所对应的平衡转化结构式如下图：
。
本发明的优点和有益效果：
本发明改进现有的氧杂蒽类染料光谱性能上的不足,设计并合成出长波长的新型荧光染料。该类长波长荧光染料具有对pH稳定，光稳定性好的优点,此外这类化合物还具有较好的水溶性,同时具备良好的细胞膜通透性。
该荧光染料合成产率高，能在水相中pH 4-10保持荧光信号稳定开启，具有很好的光物理化学性能，并且该氧杂蒽染料的羟基位置和螺环内酯的羧基位置能够很容易被修饰生成生物相关的示踪物。其羧基位置被肼修饰后的衍生物对汞的选择性识别性能显著，能做很好的汞检测荧光探针。另外，得益于其很宽的pH适用范围及良好的细胞膜通透性,该染料被修饰后有望被应用到溶酶体等酸性细胞器中进行稳定的光学标记和识别检测。
附图说明
图1是本发明的荧光染料化合物1的结构式。
图2是化合物1在不同pH水溶液中的荧光发射光谱图。
图3 是将化合物1与L929细胞共同孵育后的荧光显微镜成像图，a为化合物1对活细胞L929(鼠成纤维瘤细胞)染色45分钟的荧光显微照片，b是化合物1对活细胞L929染色45分钟的白场显微照片，图片收集红色光波段，c为化合物1对活细胞L929(鼠成纤维瘤细胞)染色24 h后的荧光显微照片，d是化合物1对活细胞L929染色24小时的白场显微照片，所用仪器为倒置荧光显微镜，型号:Nikon Eclipse TE2000U。
图4为化合物5对汞离子的选择性识别的紫外普筛图。
具体实施方式
实施例1
一种具有生物相关应用潜能的新型pH稳定可透膜的氧杂蒽类染料化合物1的合成：
在100 mL圆底烧瓶中加入2-(4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰)苯甲酸3.133 g（10 mmol），1,4-二羟基萘1.601 g（10 mmol），边搅拌边逐滴加入甲磺酸10 ml，85 ℃反应4 h后停止。将反应液中加入100 mL水，加适量NaHCO3固体中和反应液，乙酸乙酯萃取收集有机相，并用无水Na2SO4干燥，过滤，所得固体粗产物用甲醇溶液10mL重结晶，抽滤得到亮红色固体粉末3.820 g，即化合物1，产率87%。熔点：256 – 258 ℃；HRMS (LC/MS) m/z: [M + H]+ = 438.1705；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) δ 9.93 (S, 1H), 8.54 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.14 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 8.07 (td, 1H, J = 7.6 Hz, 1.2 Hz), 7.77 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.71 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.65 (td, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.30 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 6.72 (d, 1H, J = 2.4 Hz), 6.56 (d, 1H, J = 8.8 Hz), 6.49 (dd, 1H, J = 8.8 Hz, 2.4 Hz), 6.06 (s, 1H), 3.38 (m, 4H, J = 6.8 Hz), 1.12 (t, 6H, J = 6.8 Hz); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 169.89, 153.95, 153.05, 150.16, 149.73, 140.68, 136.57, 131.04, 129.59, 128.09, 127.90, 127.15, 126.75, 125.52, 125.18, 125.13, 123.19, 122.70, 113.47, 109.76, 104.93, 104.43, 98.06, 85.20, 44.72, 13.31; Anal. calcd for C28H23NO4 ·H2O·MeOH; C, 73.83; H, 5.53; N, 3.08; Found: C, 73.65; H, 5.57; N, 2.91%.
实施例2
一种具有生物相关应用潜能的新型pH稳定可透膜的氧杂蒽类染料化合物1的合成：
在100 mL圆底烧瓶中加入2-(4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰)苯甲酸3.102 g（10 mmol），1,4-二羟基萘1.605 g（10 mmol），边搅拌边逐滴加入甲磺酸10 ml，80 ℃反应5 h后停止。将反应液中加入100 mL水，加适量NaHCO3固体中和反应液，乙酸乙酯萃取收集有机相，并用无水Na2SO4干燥，过滤，所得固体粗产物用甲醇溶液12mL重结晶，抽滤得到亮红色固体粉末3.732 g，即化合物1，产率85%。熔点：256 – 258 ℃；HRMS (LC/MS) m/z: [M + H]+ = 438.1705；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) δ 9.93 (S, 1H), 8.54 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.14 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 8.07 (td, 1H, J = 7.6 Hz, 1.2 Hz), 7.77 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.71 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.65 (td, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.30 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 6.72 (d, 1H, J = 2.4 Hz), 6.56 (d, 1H, J = 8.8 Hz), 6.49 (dd, 1H, J = 8.8 Hz, 2.4 Hz), 6.06 (s, 1H), 3.38 (m, 4H, J = 6.8 Hz), 1.12 (t, 6H, J = 6.8 Hz); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 169.89, 153.95, 153.05, 150.16, 149.73, 140.68, 136.57, 131.04, 129.59, 128.09, 127.90, 127.15, 126.75, 125.52, 125.18, 125.13, 123.19, 122.70, 113.47, 109.76, 104.93, 104.43, 98.06, 85.20, 44.72, 13.31; Anal. calcd for C28H23NO4 ·H2O·MeOH; C, 73.83; H, 5.53; N, 3.08; Found: C, 73.65; H, 5.57; N, 2.91%.
实施例3
一种具有生物相关应用潜能的新型pH稳定可透膜的氧杂蒽类染料化合物1的合成：
在100 mL圆底烧瓶中加入2-(4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰)苯甲酸2.998 g（10 mmol），1,4-二羟基萘1.601 g（10 mmol），边搅拌边逐滴加入甲磺酸10 ml，83 ℃反应4 h后停止。将反应液中加入120 mL水，加适量NaHCO3固体中和反应液，乙酸乙酯萃取收集有机相，并用无水Na2SO4干燥，过滤，所得固体粗产物用甲醇溶液15mL重结晶，抽滤得到亮红色固体粉末3.424 g，即化合物1，产率78%。熔点：256 – 258 ℃；HRMS (LC/MS) m/z: [M + H]+ = 438.1705；1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) δ 9.93 (S, 1H), 8.54 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.14 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 8.07 (td, 1H, J = 7.6 Hz, 1.2 Hz), 7.77 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.71 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.65 (td, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.30 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 6.72 (d, 1H, J = 2.4 Hz), 6.56 (d, 1H, J = 8.8 Hz), 6.49 (dd, 1H, J = 8.8 Hz, 2.4 Hz), 6.06 (s, 1H), 3.38 (m, 4H, J = 6.8 Hz), 1.12 (t, 6H, J = 6.8 Hz); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 169.89, 153.95, 153.05, 150.16, 149.73, 140.68, 136.57, 131.04, 129.59, 128.09, 127.90, 127.15, 126.75, 125.52, 125.18, 125.13, 123.19, 122.70, 113.47, 109.76, 104.93, 104.43, 98.06, 85.20, 44.72, 13.31; Anal. calcd for C28H23NO4 ·H2O·MeOH; C, 73.83; H, 5.53; N, 3.08; Found: C, 73.65; H, 5.57; N, 2.91%。
所述化合物 1 光学性质的测定：
将染料化合物1配成浓度为5 × 10-2 mol/L的DMF溶液，避光保存备用。
1）化合物1在不同溶剂中的光学性质的测定：将化合物1在不同溶剂中配制成1 × 10-5 mol/L的待测液3 mL，分别测定其在加入三氟乙酸前后的紫外吸收光谱、荧光发射光谱，在多数有机溶剂中以螺环内酯的结构稳定存在，但对酸较敏感。
2）pH对吸收光谱或荧光光谱影响的测定：将染料化合物1在不同pH（1-14）条件下，配制成1 × 10-5 mol/L的待测液3 mL。分别测定其在常温的紫外吸收光谱、荧光发射光谱，根据紫外吸收光谱和荧光发射光谱数据拟合得到化合物1的pKa值分别为4.05和10.03。
倒置荧光显微镜下观察化合物1对活细胞L929的染色实施实例:
加配有化合物 1的浓度为10 uM的DMSO溶液5 uL于培养好的L929细胞的24孔培养板中,在37 ℃，5%CO2的细胞培养箱中孵育45 min，然后，PBS震荡漂洗1 min×3, 再加入细胞培养基,倒置荧光显微镜(Nikon)观察细胞形态，选取代表性区域，绿色波段激发,用物镜（40×）观察,重复三次，24 h后再次观察，图3a为化合物1对活细胞L929染色45 min的白场显微照片3b是化合物1对 活细胞L929染色45 min后的绿色通道荧光显微照片，3c为化合物1对活细胞L929染色24 h的白场显微照片，3d是化合物1对活细胞L929染色1 h后的绿色通道荧光显微照片，所用仪器为倒置荧光显微镜，型号:Nikon Eclipse TE2000U。
对化合物 1 进行化学修饰的实施例：
1）对化合物1氧杂蒽环上的羟基位置修饰包括化合物2、3、4的合成，具体方法如下:
化合物2的合成：
在50mL的圆底烧瓶中加入1 (436 mg, 1.0 mmol), K2CO3 (276 mg, 2.0 mmol), CH3CN (20 mL) 和 3-溴丙烷(484 mg, 4.0 mmol)，氮气保护下回流搅拌，32h后停止反应，旋干溶剂，残留物用二氯和水各20ml溶解，分离有机相，水相再用10ml的水萃取两次，混合后的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，旋干后用乙酸乙酯二氯1:5的展开剂过硅胶柱，得浅紫色固体粉末，即化合物2，产率56%；熔点176-178℃；HRMS (LC/MS) m/z: [M + H]+ = 478.2012, calcd: 478.2018; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) δ 8.58 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 8.26 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.07 (dd, 1 H, J = 8.0 Hz, 1.6 Hz), 7.63-7.70 (m, 4H), 7.16 (dd, 1H, J = 6.4 Hz, 1.6 Hz), 6.65 (d, 1H, J = 8.8 Hz), 6.63 (d, 1H, J = 2.4 Hz), 6.42 (dd, 1H, J = 8.8 Hz, 2.4 Hz), 6.00 (s, 1H), 5.97 (dddd, 1H, J = 17.3 Hz, 5.6 Hz, 3.8 Hz, 1.0 Hz), 5.99 (dddd, 1H, J = 17.3 Hz, 10.5 Hz, 1.4 Hz, 1.2 Hz), 5.19 (dddd, 1H, J = 10.5 Hz, 1.4 Hz, 1.2 Hz, 1.0 Hz), 4.45 (dddd, 1H, J = 12.6 Hz, 3.8 Hz, 1.4 Hz, 1.2 Hz), 4.34 (dddd, 1H, J = 12.6 Hz, 5.6 Hz, 1.4 Hz, 1.2 Hz), 3.40 (m, 4H, J = 6.8 Hz), 1.21 (t, 6H, J = 6.8 Hz); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 170.12, 154.10, 152.92, 150.24, 149.81, 142.25, 135.11, 133.31, 129.76, 129.13, 127.39, 127.33, 127.28, 125.30, 125.12, 124.43, 122.45, 117.99, 112.23, 109.08, 105.10, 102.46, 98.03, 85.45, 69.56, 44.80, 12.88; Anal. calcd for C31H27NO4•5/2H2O; C, 71.25; H, 6.17; N, 2.68; Found: C, 71.55; H, 6.07; N, 2.91%.。
化合物3的合成：
在50mL的圆底烧瓶中加入1 (436 mg, 1.0 mmol), K2CO3 (276 mg, 2.0 mmol), CH3CN (15 mL) 和对硝基氯苄 (275 mg, 1.5 mmol)，氮气保护下回流搅拌，28h后停止反应，旋干溶剂，残留物用二氯30mL和水15mL溶解，分离有机相，水相再用20ml的二氯萃取两次，得到的有机相用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，旋干后用乙酸乙酯二氯1:5的展开剂过硅胶柱，得淡黄色固体粉末，即化合物3，产率86%；熔点268-272℃；HRMS (LC/MS) m/z: [M + H]+ = 573.2024, cacld: 573.2026; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) δ 8.58 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.27 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.10 (d, 2H, J = 8.4 Hz), 8.02 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 7.69 (td, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.64 (td, 1H, J = 7.4 Hz, 1.2 Hz), 7.57 (td, 1H, J = 7.4 Hz, 1.2 Hz), 7.52 (td, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.43 (d, 2H, J = 8.4 Hz), 7.01 (d, 1H, J = 7.4 Hz), 6.61 (d, 1H, J = 8.8 Hz), 6.60 (d, 1H, J = 2.0 Hz), 6.40 (dd, 1H, J = 8.8 Hz, 2.0 Hz), 5.88 (s, 1H), 5.13 (d, 1H, J = 13.2 Hz), 4.93 (d, 1H, J = 13.2 Hz), 3.39 (m, 4H, J = 6.8 Hz), 1.20 (t, 6H, J = 6.8 Hz); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 170.13, 154.02, 152.72, 149.80, 149.41, 147.63, 144.56, 142.52, 135.13, 129.77, 129.13, 127.73, 127.57, 127.01, 126.93, 125.36, 125.13, 124.26, 124.06, 122.63, 122.23, 111.93, 109.12, 104.67, 102.98, 97.86, 85.27, 69.27, 44.82, 12.86; Anal. calcd for C35H28N2O6; C, 73.41; H, 4.93; N, 4.89; Found: C, 73.52; H, 4.72; N, 4.87%。
化合物4的合成
在50mL的圆底烧瓶中加入1 (436 mg, 1.0 mmol), CH2Cl (15 mL)和三乙胺 (300ul)，将2,4-二硝基苯磺酰氯(0.329 g, 1.2 mmol)溶于 5mL 二氯中然后逐滴加入到上述混合液中，室温搅拌，48h后停止反应，反应后溶液用20mL的水洗两遍，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤除去硫酸钠，旋干后用乙酸乙酯二氯1:10的展开剂过硅胶柱，得砖红色固体粉末，即化合物4，产率85%；熔点198-202℃。HRMS (LC/MS) m/z: [M + H]+ = 668.1336, calcd: 668.1339; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) δ主要成分: 8.66-8.62 (m, 1H), 8.54 (d, 1H, J = 2.16 Hz), 8.39 (dd, 1H, J = 8.6 Hz, 2.0 Hz), 8.18-8.15 (m, 1H), 7.90 (d, 1H, J = 8.28 Hz), 7.88 (dd, 1H, J = 8.28 Hz, J = 2.16 Hz), 7.74 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 7.73 (t, 1H, J = 7.6 Hz,), 7.63 (dd, 1H, J = 7.6 Hz, 1.2 Hz), 7.58 (td, 1H, J = 7.6 Hz, 1.2 Hz), 7.10 (d, H, J = 7.6 Hz), 6.63 (d, H, J = 2.4 Hz), 6.56 (d, H, J = 8.8 Hz), 6.43 (dd, H, J = 8.8 Hz, 2.4 Hz), 6.10 (s, 1H), 3.40 (m, 4H, J = 7.2 Hz), 1.21 (t, 6H, J = 7.2 Hz); 微量成分: 8.83 (d, 1H, J = 2.72 Hz), 8.72 (d, 1H, J = 8.4 Hz), 8.19-8.17 (m, 1H), 8.01 (d, 1H, J = 7.44 Hz), 7.81 (d, 1H, J = 8.32 Hz), 7.76 (d, 1H, J = 7.6 Hz,), 7.71 (dd, H, J = 7.6 Hz, 2.0 Hz), 7.68 (td, H, J = 7.6 Hz, 1.2 Hz), 7.65 (dd, H, J = 7.6 Hz, 1.2 Hz), 7.19 (d, H, J = 7.6 Hz), 6.77 (d, H, J = 9.2 Hz), 6.68 (d, H, J = 2.4 Hz), 6.65 (d, H, J = 8.8 Hz), 6.59 (s, 1H), 6.47 (dd, H, J = 8.8 Hz, 2.4 Hz), 3.43 (m, 2H, J = 7.2 Hz), 3.15 (m, 2H, J = 7.2 Hz), 1.36 (t, 3H, J = 7.2 Hz), 1.23 (t, 3H, J = 7.2 Hz); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 169.23, 165.26, 152.87, 152.46, 151.52, 150.01, 148.85, 147.12, 140.83, 135.57, 134.45, 132.84, 130.35, 129.43, 129.22, 128.35, 128.30, 128.25, 126.91, 126.71, 125.71, 125.09, 124.41, 123.61, 123.03, 122.39, 120.44, 117.55, 116.34, 115.79, 112.24, 109.82, 998.11, 77.56, 46.63, 45.01, 12.81; Anal. calcd for C34H25N3O10S•H2O; C, 59.56; H, 3.97; N, 6.13; Found: C, 59.56; H, 4.15; N, 5.86%。
2）对化合物1螺环内酯的羧基位置修饰：
化合物5的合成：
将化合物1 3.009g（6.86mmol）加入事先装有无水乙醇（20ml）的100ml圆底烧瓶中，稍微加热使之溶解，再用量筒量取水合肼（5mL）倒入烧瓶中，将反应体系温度调至95℃回流48h。反应完毕后，冷却静置至室温，有浅黄色固体析出，抽滤并用无水乙醇洗涤得固体1.9g，即化合物5，产率64%。熔点：264 – 268℃；HRMS (LC/MS) m/z: [M + H]+ = 452.1974; cacld：452.1974; 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6, ppm) δ 9.77 (s, 1H), 8.49 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 8.11 (d, 1H, J = 8.0 Hz), 7.88 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 2.4 Hz), 7.70 (td, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.61 (td, 1H, J = 8.0 Hz, 1.2 Hz), 7.58-7.53 (m, 2H), 7.09 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 2.4 Hz), 6.66 (d, 1H, J = 2.0 Hz), 6.46 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, 2.0 Hz), 6.00 (s, 1H), 4.34 (bs, 2H), 3.34 (m, 4H, J = 6.8 Hz), 1.16 (t, 6H, J = 6.8 Hz); 13C NMR (100 MHz, DMSO-d6, ppm): δ 166.27, 153.64, 152.31, 149.36, 149.24, 141.24, 133.55, 130.78, 129.46, 128.79, 127.59, 127.04, 126.26, 125.46, 124.76, 123.26, 123.00，122.31, 114.20, 109.26, 105.27, 104.63, 98.51, 66.32, 44.61, 13.45; Anal. calcd for C28H23NO4▪H2O; C, 71.62; H, 5.80; N, 8.95; Found: C, 71.55; H, 5.66; N, 8.67%。
本发明所述的氧杂蒽类染料化合物1具备以下特点:
所述化合物在多数有机溶剂中以螺环内酯的结构稳定存在，但对酸较敏感（从表1数据得出）。在中性和酸性的水样介质中以开环的共轭形式存在，在pH 1.5-9.5的水溶液中578 nm处有显著的吸收，621 nm处有明显的发射峰（如图2），当pH增加到12时吸收峰红移到620 nm处，荧光发射强度变得很弱，随着pH的增大，溶液颜色从紫红色变为墨绿色，其pKa值分别为4.05和10.03。
所述新化合物产品毒副性小，原料易得，结构简单，易于制备，易产业化，通过一步反应即可得到。
所述化合物其氧杂蒽的羟基位置和螺环内酯的羧基位置能够很容易被修饰从而得到可用于细胞成像的荧光探针。对其羟基位置的修饰我们已合成的化合物包括2、3、4，对其羧基位置的修饰已合成的化合物为其肼衍生物5，其中肼的衍生物5能选择识别重金属汞离子，如图4。
以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围，作为荧光染料是本发明新化合物的一种用途，不能认定本发明的化合物仅用于荧光染料，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在基于本发明化合物用作荧光染料的相同作用机理的考虑下,还可以做出若干简单推理,得出本发明的化合物的其他应用用途,都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种具有生物膜透性潜能的氧杂蒽类荧光染料，所述氧杂蒽类染料具有如式1所示的结构，
。
2.一种权利要求1所述的具有生物膜透性潜能的氧杂蒽类荧光染料的制备方法，所述的荧光染料化合物详细制备步骤如下：
(1)将2-(4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰)苯甲酸和1,4-二羟基萘在甲磺酸中加热搅拌，加热温度为80-85 ℃，反应时间4-6 h，冷却后得产物溶液；
(2)将上述产物溶液中加水后，用碳酸氢钠中和，乙酸乙酯萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤，用甲醇重结晶即得到如式1产品。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述2-(4-二乙氨基)-2-羟基苯甲酰)苯甲酸和1,4-二羟基萘的摩尔比为1:1，二者的总重量与溶剂甲磺酸的重量比为1:2-5；
步骤（2）所述中和时，加入水的体积与产物溶液的体积比是7-12:1；所述重结晶时甲醇与固体残余物的重量比为8-15:1。
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