CN105377859A - 作为显像剂的取代的有机氟硼酸盐 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了包括至少一个18F原子的正电子发射氟化有机氟硼酸盐及其前体，用于正电子发放射断层造影术(PET)扫描的应用，以及它们的生产方法。所述化合物具有通式(Y1)n(Y2)B(A)(I)；其中B是硼，A是直链或支链的烷基、烯基、炔基或非芳香族的环烷基基团，它们中的任何一个均可包括杂原子；A通过碳原子与B相连；Y1和Y2各自选自对于B的氟化(18F或19F)的非干扰基团，其中(Y1)n和(Y2)中的至少一个为18F；条件是A被选择以使得通式HaOC(O)A的酸的Ha的pKa小于或等于约2.8。

Description

作为显像剂的取代的有机氟硼酸盐
相关申请的交叉引用
本申请要求美国专利申请61/775280的优先权益，其内容通过引用结合在本文中。
技术领域
本申请涉及用于正电子发射断层造影(PET)显像的18F放射性标记试剂领域。
背景技术
18F是用于许多PET癌症显像应用的同位素选择。
PET显像剂通常基于被标记的生物分子。实例包括氟脱氧葡萄糖(FDG)；Octreotate，一种用于癌症显像的八肽；以及叶酸，其已被用于癌症显像。因为用于产生18F的高能颗粒轰击破坏复杂的有机分子，所以18F首先在回旋加速器中被制作为氟离子，随后被结合到用作显像剂的生物分子上。并且，对于许多生物分子的直接标记来说，用于掺18F的条件通常过于苛刻。因此，18F通常被引入到随后附加到较大的分子上的前体中(例如芳基氟化物)。这样的多步骤过程导致了延迟，随之导致比放射性损失。
一些用于将18F掺入显像剂的方法已被报道，包括一种利用硼作为能够结合若干个18F原子的接受体，从而使正电子发射体在所产生的显像剂中的密度增加的新方法(参见例如PCT公开号WO2005/0077967)。另外，芳基硼酸/酯作为18F受体的用途已被报道。该方法已绕过了在多步骤过程中产生芳基氟化物的之前做法。用于PET显像的18F放射性标记的取代芳基氟硼酸盐也已被报道(参见例如WO2009/012596)。
发明内容
在PET显像剂设计中的一个考虑是试剂本身的寿命。人们期望的是在18F离子损失方面，显像剂是足够稳定的(此处表述为‘溶剂化的脱18F-氟化作用，根据使18F-原子附加到示踪物上的化学键在生理学pH条件下的半衰期来量化’)。例如，在一些应用中，人们期望的是，在生理学pH条件下溶剂解离脱-18F-氟化作用方面，显像剂具有大于10倍的18F衰减速率的半衰期。在某些应用中，人们期望的是，在生理学pH条件下溶剂解离脱-18F-氟化作用方面，显像剂具有约1000分钟或更长的半衰期。应当注意的是，溶剂解离脱-18F-氟化作用的速率是涉及键解离而非放射性衰退的化学过程，因此当18F-氟被非放射性的19F-氟原子取代时，脱-18F-氟化作用的速率与非放射性脱氟的速率相等。
部分地，本发明是基于以下发现：某些有机氟硼酸盐展现出对溶剂解离脱-18F-氟化的增强的抗性，并且作为PET显像剂或其前体可以是有用的。
一个实施方式利用正电子发射化合物或其盐，其中所述化合物可以具有通式I：
其中：
B是硼；
A可以是直链或支链的C1–C15烷基基团、直链或支链的C1–C15烯基基团、直链或支链的C1–C15炔基基团或C3–C18非芳香族的环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团、所述直链或支链的C1–C15烯基基团、所述直链或支链的C1–C15炔基基团和所述C3–C18非芳香族的环烷基基团均是未取代的或取代的，并且任选地包括插在所述基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立选自由O、S、N和P构成的组中；
A可以通过碳原子与B连接；
每个Y1可独立选自由R1、18F和19F构成的组中；
n＝1或2；
Y2可选自由R2、18F和19F构成的组中；
R1可以是对于B的氟化的非干扰取代基；
R2可以是对于B的氟化的非干扰取代基；且
(Y1)n和Y2中的至少一个可以是18F；
条件是A可被选择以使得通式II：
的酸的Ha的pKa小于或等于约2.8。当A在基团的α位碳被具有可解离的质子的官能团取代时，所述可解离的质子可具有大于约9的pKa，并且在所述官能团上贡献净正电荷。片段，A，当被选择以使得以下i)和ii)时：
i)通式II：的酸的Ha的pKa小于或等于2.8；以及
ii)当A在基团的α位碳被具有可解离的质子的官能团取代时，所述可解离的质子具有pKa>9，并在所述官能团上贡献净正电荷，
允许产生的氟硼酸盐抵制脱氟。产生的有机氟硼酸盐在溶剂解离脱-18F-氟化作用方面的半衰期可以比18F的衰减速率长至少约10倍或更多。在其他实施方式中，产生的有机氟硼酸盐的溶剂解离脱-18F-氟化作用方面的半衰期可以是至少约1000分钟或更多；或至少约5000分钟或更多；或至少约10000分钟或更多；或至少约15000分钟或更多；或至少约20000分钟或更多；或至少约25000分钟或更多；或至少约50000分钟或更多；或至少约100000分钟或更多；或至少约125000分钟或更多；或至少约150000分钟或更多。在期望氟损失的一些应用(例如，在向周围的骨头输送氟化物的外部结合配体与使氟化物保持在靶细胞中的内化配体的比较中)中，较短的半衰期是期望的。但是，对于全身显像，更长的半衰期是期望的。
在一个实施方式中，当所述化合物带电时，可以存在一个或更多的平衡离子。
(此段记为下文所述的段[0013])在多个实施方式中，提供了制造正电子发射化合物或其盐的方法，所述方法包括使18F源与化合物或其盐接触，其中所述化合物可具有通式I：
其中：
B是硼；
A可以是直链或支链的C1–C15烷基基团、直链或支链的C1–C15烯基基团、直链或支链的C1–C15炔基基团或C3–C18非芳香族的环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团、所述直链或支链的C1–C15烯基基团、所述直链或支链的C1–C15炔基基团和所述C3–C18非芳香族的环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地包括插在所述基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中；
A可以通过碳原子与B连接；
n＝1或2；
各个Y1可独立选自由R1和可被18F-氟化物取代的离去基团构成的组中；
Y2可选自由R2和可被氟化物18F-氟化物取代的离去基团构成的组中；
当n为2时，(Y1)n和Y2中至少一个可以是离去基团；
R1可以是对于B的氟化的非干扰取代基；以及
R2可以是对于B的氟化的非干扰取代基；
条件是A可被挑选以使得通式II：
的酸的Ha的pKa可以小于或等于2.8。当A在基团的α位碳被具有可解离的质子的官能团取代时，所述可解离的质子可具有大于约9的pKa，并在官能团上贡献净正电荷。
在多个实施方式中，提供了一种通过向要经受PET的受试者或物体施用显像有效量的如本文任何地方所定义的正电子发射化合物或盐来实施PET显像的方法。
在多个实施方式中，提供了一种选择在生理学的pH下对溶剂解离脱-18F-氟化作用具有抗性的PET显像剂或其前体的方法，所述方法包括：
(i)提供一种或多种化合物或其盐，其中所述化合物可具有通式I：
其中：
B是硼；
A可以是直链或支链的C1–C15烷基基团、直链或支链的C1–C15烯基基团、直链或支链的C1–C15炔基基团或C3–C18非芳香族的环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团、所述直链或支链的C1–C15烯基基团、所述直链或支链的C1–C15炔基基团和C3–C18非芳香族的环烷基基团各自是未取代的或取代的，且任选地包括插在所述基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子独立地选自由O、S、N和P构成的组中；
A可以通过碳原子与B连接；
各个Y1可独立选自由R1、18F和19F构成的组中；
n＝1或2；
Y2可选自由R2、18F和19F构成的组中；
R1可以是对于B的氟化的非干扰取代基；
R2可以是对于B的氟化的非干扰取代基；并且
(Y1)n和Y2中至少一个可以是18F；
条件是A可被选择以使得通式II：
的酸的Ha的pKa可小于或等于约2.8；
(ii)评估与B连接的氟的存在的半衰期；和
(iii)选择具有约1000分钟或更多的半衰期的一种化合物多种化合物作为所述显像剂或其前体。当A在基团的α位碳被具有可解离的质子的官能团取代时，可解离的质子可具有大于约9的pKa，并在所述官能团上贡献净正电荷。
在多个实施方式中，提供了一种包括与如上所述的正电子发射化合物或其盐缀合的肽的缀合物或其盐。
在多个实施方式中，提供了一种如上所述的正电子发射化合物或其盐，或与这样的正电子发射化合物或其盐缀合的肽，其用于作为PET显像剂或其前体。
在多个实施方式中，提供了如上文段[0013]中所述的化合物或其盐作为前体在含18F的PET显像剂的制备中的应用。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
如本文任何地方所定义的，条件是当Q1是–CR3R4R5时，R3、R4和R5中至少一个是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24。
附图说明
图1A、1C、1E、1G、1I、1K、1M、1O、1Q、1S、1U、1W、1Y、1AA、1CC和1EE显示了氟化的有机三氟硼酸盐在200mM磷酸盐缓冲液pH7.5中的19FNMR谱示踪图，展示了在不同时间从所述化合物解离的19F的相对量。
图1B、1D、1F、1H、1J、1L、1N、1P、1R、1T、1V、1X、1ZZ、1BB、1DD、和1FF显示了标绘为时间的函数的来自19FNMR测量的氟化有机硼酸盐的溶剂解离脱氟化作用的数据。该图可拟合于为速率常数kB-F或者称为k溶剂解离的计算提供的拟一级速率方程。
图1A显示了某炔基三氟硼酸盐(表1的化合物6)的19FNMR谱示踪图。
图1B显示了表1的化合物6的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1C显示了甲基三氟硼酸季铵盐(表1的化合物9)的19FNMR谱示踪图。
图1D显示了表1的化合物9的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1E显示了丁基三氟硼酸盐(表1的化合物1)的19FNMR谱示踪图。
图1F显示了表1的化合物1的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1G显示了乙烯基三氟硼酸盐(表1的化合物2)的19FNMR谱示踪图。
图1H显示了表1的化合物2的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1I显示了溴代甲基三氟硼酸盐(表1的化合物4)的19FNMR谱示踪图。
图1J显示了表1的化合物4的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1K显示了某锍三氟硼酸盐(表1的化合物11)的19FNMR谱示踪图。
图1L显示了表1的化合物11的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1M显示了表1的化合物12的19FNMR谱示踪图。
图1N显示了表1的化合物12的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1O显示了苯甲酰甲基三氟硼酸盐(表1的化合物7)的19FNMR谱示踪图。
图1P显示了表1的化合物7的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1Q显示了苯甲酰三氟硼酸盐(表1的化合物8)的19FNMR谱示踪图。
图1R显示了表1的化合物8的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1S显示了吡啶鎓-甲基三氟硼酸盐(表1的化合物13)的19FNMR谱示踪图。
图1T显示了表1的化合物13的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1U显示了表1的化合物9的19FNMR谱示踪图。
图1V显示了表1的化合物9的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1W显示了二氯甲基三氟硼酸盐(表1的化合物10)的19FNMR谱示踪图。
图1X显示了表1的化合物10的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1Y显示了表1的化合物14的19FNMR谱示踪图。
图1Z显示了表1的化合物14的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1AA显示了表1的化合物15的19FNMR谱示踪图。
图1BB显示了表1的化合物15的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1CC显示了表1的化合物16的19FNMR谱示踪图。
图1DD显示了表1的化合物16的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图1EE显示了表1的化合物17的19FNMR谱示踪图。
图1FF显示了表1的化合物17的溶剂解离脱氟化作用的数据。
图2显示了多种氟化的有机三氟硼酸盐即RBF3 -组分的pkB-F值(pkB-F＝-logk溶剂解 离)，其标绘为相应的羧酸RCOOH的pKa值的函数。图线的斜率可以表示为pk(B-F)＝-1.40pKa+7.12(R2＝0.994)。
图3显示了罗丹明-ArBF3、罗丹明-PyrBF3和罗丹明-表1的化合物9的TLC色谱图。符号A、B、C分别表示罗丹明-ArBF3、罗丹明-PyrBF3和罗丹明-表1的化合物9。下标1、2、3表示不同的测试条件：血浆1、血浆2和PBS缓冲液(血浆1和血浆2从不同小鼠获得)。
图4显示了用于研究罗丹明-表1的化合物10在0分钟(A)、80分钟(B)、150分钟(C)、0分钟(D)、150分钟(E)和150分钟(F)的血清稳定性的HPLC色谱图。
图5A显示了被注射化合物18的小鼠在注射后0、80和150min时血浆中的放射性的HPLC示踪。
图5B显示了被注射化合物18的小鼠在注射后10、30和60min时的PET-CT图像。
图6A显示了指示在注射后60min时不同器官对化合物19的摄取值的柱状图。
图6B显示了被注射化合物19的小鼠在注射后60min时的PET/CT图像。
图7显示了被注射化合物20的小鼠的PET-CT图像。T＝肿瘤，K＝肾脏，B＝膀胱。左边的小鼠用3Ci/μmol化合物20显像，而右边的小鼠用0.01Ci/μmol的化合物20显像。底部显示了纯粹的CT显示肿瘤。
发明详述
任何在本发明中没有直接定义的术语，应被理解为在本发明的技术领域中所理解的，通常与它们相关联的含义。在下面或在说明书的其他地方讨论某些术语，以描述本发明的设备、方法和实施方式，以及如何制作或利用它们，为从业者提供更多的指导。应当注意，相同的事情可以一种以上的方式来描述。因此，可替代的语言和同义词可用于本文所述的任何一个或更多的术语。关于术语是否在本文被阐述或讨论没有赋予任何意义。一些同义词或替代方法、材料等被提供。一个或几个同义词或等价物的叙述并不排除其他同义词或等价物的使用，除非明确表示。在说明书中使用的实施例，包括术语的实施例，可以仅用于说明的目的，并不限制本发明的实施方式的范围和意义。
“氟化”或“氟化作用”在本文中是同义的，通常指化学反应，通过该化学反应氟被引入到化合物中。
如本文使用的，符号‘pKa’是本领域技术人员通常理解的，指对数常数，pKa，其中pKa＝-log10Ka。符号‘Ka’指酸解离常数，其是弱酸HA和水H2O之间的质子转移反应的平衡常数。对于单质子酸HA来说，酸解离常数Ka，由表达式Ka＝[A-][H3O+]/[HA]给出。
如本文使用的，短语‘Cx-Cy烷基’基团可按照本领域技术人员通常理解使用，通常指具有包括从x到y(在该范围中包括全部单独的整数，包括整数x和y)的数目的碳原子的碳骨架或主碳链的化学个体。例如‘C1-C15烷基’基团可以是在其碳骨架或主链中具有1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15个碳原子的化学个体。
如本文使用的，术语‘直链的’可按照本领域技术人员通常理解使用，通常指包括不分裂为一个以上的相连的骨架或主链的化学个体。直链的烷基的非限制性的例子包括甲基、乙基、正丙基和正丁基。
如本文使用的，术语‘支链的’可按照本领域技术人员通常理解使用，通常指分裂为一个以上的相连链的骨架或主链的化学个体。在一个以上方向分裂的骨架或主链的部分可以是直链的、环状的或其任意组合。支链的烷基基团的非限制性的例子包括叔丁基和异丙基。
直链或支链的C1-C15烷基基团可包括直链或支链的饱和C1-C15烷基基团、直链或支链的C2-C15烯基基团和直链或支链的C2-C15炔基基团。如本文使用的，当提到化学个体时术语‘饱和的’可以按照本领域技术人员的通常理解使用，通常指仅包括单键的化学个体。饱和C1-C15烷基基团的非限制性的例子可包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、仲丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基、正己基、异己基、1,2-二甲基丙基、2-乙基丙基、1-甲基-2-乙基丙基、1-乙基-2-甲基丙基、1,1,2-三甲基丙基、1,1,2-三乙基丙基、1,1-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、2-乙基丁基、1,3-二甲基丁基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、仲己基、叔己基、正庚基、异庚基、仲庚基、叔庚基、正辛基、异辛基、仲辛基、叔辛基、正壬基、异壬基、仲壬基、叔壬基、正癸基、异癸基、仲癸基和叔癸基。C2-C15烯基基团的非限制性的例子可包括乙烯基、烯丙基、异丙烯基、1-丙烯-2-基、1-丁烯-1-基、1-丁烯-2-基、1-丁烯-3-基、2-丁烯-1-基、2-丁烯-2-基、辛烯基和癸烯基。C2-C15炔基基团的非限制性的例子可包括乙炔基、丙炔基、丁炔基、戊炔基、己炔基、庚炔基、辛炔基、壬炔基和癸炔基。饱和C1-C15烷基基团、C2-C15烯基基团或C2-C15炔基基团可以，例如，不限于，被可独立为氮、硫、氧或磷的一个或多个杂原子中断。
如本文使用的，术语‘Cx-Cy环烷基’基团可根据本领域技术人员的通常理解使用，通常指化合物或化学个体，其中至少部分碳骨架或主链可以以这样的方式连接以便形成键合在一起的原子的‘环路’、圈或环。所述原子不必全部直接彼此键连，而是可以直接与在‘环路’中的少至两个的其他原子键连接。如本文使用的，C3-C18环烷基基团可包括非芳香族的C3-C18环烷基基团和芳香族的C3-C18环烷基基团。
C3-C18环烷基基团可包括，例如但不限于：饱和C3-C18环烷基基团，C3-C18环烯基基团，C3-C18环炔基基团，C3-C18芳基基团，含有可独立为氮、硫、磷或氧的一个或多个杂原子的C3-C18非芳香族的杂环基团，含有可独立为氮、硫、磷或氧的一个或多个杂原子的C3-C18芳香族的杂环基团。所述饱和C3-C18环烷基基团的非限制性的例子可包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基和环癸基。所述C3-C18环烯基基团的非限制性的例子可包括环丙烯基、环丁烯基、环戊烯基、环己烯基、环庚烯基、环壬烯基、环壬烯基(cyclononanenyl)和环癸烯基。所述C3-C18芳基基团的非限制性的例子可包括苯基(Ph)、环戊二烯基(pentalenyl)、茚基、萘基和薁基(azulenyl)。
C3-C18非芳香族的杂环基团的非限制性的例子可包括吖丙啶基、氮杂啶基、二氮杂啶基、吡咯烷基、吡咯啉基、哌啶基、哌嗪基、咪唑啉基、吡唑烷基、咪唑烷基、邻苯二甲酰亚胺基和琥珀酰亚胺基、环氧乙烷基、四氢吡喃基、氧杂环丁烷基、二氧六环基、硫杂环丁烷基、噻庚英基(thiepinyl)、吗啉基和氧硫杂环戊烷基。C3-C18芳香族的杂环基团的非限制性的例子可包括吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、喹啉基、异喹啉基、吖啶基、吲哚基、异吲哚基、吲嗪基、嘌呤基、咔唑基、吲唑基、酞嗪基、萘啶基(naphthyridinyl)、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、蝶啶基、菲啶基、吩嗪基、邻二氮杂菲基、咟啶基(perimidinyl)、呋喃基、二苯并呋喃基、呫吨基、苯并呋喃基、苯硫基、噻蒽基、苯并苯硫基、磷杂苯基(phosphorinyl)、磷啉基(phosphinolinyl)、磷哚基(phosphindolyl)、噻唑基、恶唑基和异恶唑基。
如本文使用的，术语‘取代的’可根据本领域技术人员的通常理解使用，通常指其一个化学基团被包含一个或更多杂原子的不同的化学基团取代的化学个体。除非明确说明，否则取代的烷基可以是一个或更多个氢原子可以被一个或多个原子取代的烷基，所述一个或多个原子可以不是氢。例如，氯甲基可以是取代的烷基的非限制性实例，更具体地，是取代的甲基的实例。氨基乙基可以是取代的烷基的另一个非限制性的实例，更具体地，它可以是取代的乙基的实例。
如本文使用的，术语‘未取代的’可根据本领域技术人员的通常理解使用，通常是指可以是碳氢化合物和/或不包含杂原子的化学个体。未取代的烷基的非限制性的例子包括甲基、乙基、叔丁基和戊基。
如本文关于定位杂原子所使用的，“中断”是关于杂原子插入到碳链的两个碳原子之间的碳链。
在一个实施方式中，所述化合物可以具有通式I：
其中B、A、Y1、n、Y2、R1和R2各自可以如本文任何地方所定义的。
在进一步的实施方式中，A可被选择，以便通式II：的酸的Ha的pKa可以小于或等于5.0，小于或等于4.5，小于或等于4.0，小于或等于3.5，小于或等于3.0，小于或等于2.9，小于或等于2.8，小于或等于2.7，小于或等于2.6，小于或等于2.5，小于或等于2.4，小于或等于2.3，小于或等于2.2，小于或等于2.1，小于或等于2.0，小于或等于1.9，小于或等于1.8，小于或等于1.7，小于或等于1.96，小于或等于1.5，小于或等于1.4，小于或等于1.3，小于或等于1.2，小于或等于1.1，小于或等于1.0，小于或等于0.9，小于或等于0.8，小于或等于0.6，小于或等于0.4，或小于或等于0.2。当A在基团的α位碳被具有可解离的质子的官能团取代时，所述可解离的质子具有pKa>9，并且在官能团上贡献净正电荷。
在进一步的实施方式中，A可被选择，以便通式II：的酸的Ha的pKa可以为从0.2至0.4、0.2至0.6、0.2至0.8、0.2至1.0、0.2至1.2、0.2至1.4、0.2至1.8、0.2至2.0、0.2至2.2、0.2至2.4、0.2至2.6、0.2至2.8、0.2至2.9、0.4至2.4、0.6至2.4、0.8至2.4、1.0至2.4、1.2至2.4、1.4至2.4、1.6至2.4、1.8至2.4、2.0至2.4或2.2至2.4。当A在基团的α位碳被具有可解离的质子的官能团取代时，所述可解离的质子具有pKa>9，并且在官能团上贡献净正电荷。
在多个实施方式中，正电子发射化合物或盐在生理学pH条件下可具有的溶剂解离脱18F–氟化作用的半衰期为约1000分钟或更多，约5000分钟或更多，约10000分钟或更多，约15000分钟或更多，约20000分钟或更多，约25000分钟或更多，约50000分钟或更多，约100000分钟或更多，约125000分钟或更多，约150000分钟或更多，或约200000分钟或更多。在多个实施方式中，正电子发射化合物或盐在生理学pH条件下可具有的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为从约1000分钟至约200000分钟，从约5000分钟至约200000分钟，从约10000分钟至约200000分钟，从约15000分钟至约200000分钟，从约20000分钟至约200000分钟，从约25000分钟至约200000分钟，从约50000分钟至约200000分钟，从约100000分钟至约200000分钟，从约125000分钟至约200000分钟，或从约150000分钟至约200000分钟。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(I)，其中A可以被一个或多个取代基取代，所述取代基选自由F、Cl、Br、I、–N+(C1–15烷基)3、–N+(C2–15烯基)3、–N+(C2–15炔基)3、–N+H(C1–15烷基)2、–N+H(C2–15烯基)2、–N+H(C2–15炔基)2、P+(C1–15烷基)3、P+(C2–15烯基)3、P+(C2–15炔基)3、S+(C1–15烷基)2、S+(C2–15烯基)2，S+(C2–15炔基)2、氧代(即，＝O)、OH、–OC1–15烷基、未取代的或取代的芳香族的C3-C18环烷基、未取代的或取代的非芳香族的C3-C18杂环基团、未取代的或取代的芳香族的C3-C18杂环基团、＝NH、–C1-C15烷基、非芳香族的C3-C18环烷基、–N(C1–15烷基)2、–N(C2–15烯基)2、–N(C2–15炔基)2、-COOH、-NH2、-SH、生物分子和任选地与生物分子相连的链接基团构成的组中。在多个实施方式中，A可以被一个或多个取代基取代，所述取代基选自选自由F、Cl、Br、I、–N+(C1–15烷基)3、–N+(C2–15烯基)3、–N+(C2–15炔基)3、–N+H(C1–15烷基)2、–N+H(C2–15烯基)2、–N+H(C2–15炔基)2、P+(C1–15烷基)3、P+(C2–15烯基)3、P+(C2–15炔基)3、氧代(即，＝O)、OH、未取代的或取代的芳香族的C3-C18环烷基、未取代的或取代的非芳香族的C3-C18杂环基团、未取代的或取代的芳香族的C3-C18杂环基团、＝NH、–C1-C15烷基、非芳香族的C3-C18环烷基、–N(C1–15烷基)2、–N(C2–15烯基)2、–N(C2–15炔基)2、-COOH、-NH2、-SH、生物分子和任选地与生物分子相连的链接基团构成的组中。在多个实施方式中，A可以被一个或多个取代基取代，所述取代基选自选自由F、Cl、Br、I、–N+(C1–15烷基)3、–N+(C2–15烯基)3、–N+(C2–15炔基)3、–N+H(C1–15烷基)2、–N+H(C2–15烯基)2、–N+H(C2–15炔基)2、P+(C1–15烷基)3、P+(C2–15烯基)3、P+(C2–15炔基)3、氧代(即，＝O)、OH、未取代的或取代的芳香族的C3-C18环烷基、未取代的或取代的非芳香族的C3-C18杂环基团、未取代的或取代的芳香族的C3-C18杂环基团、–C1-C15烷基、非芳香族的C3-C18、环烷基、–N(C1–15烷基)2、–N(C2–15烯基)2、–N(C2–15炔基)2、-COOH、-NH2、-SH、生物分子和任选地与生物分子相连的链接基团构成的组中。在多个实施方式中，A可以被至少一个取代基取代，所述取代基可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–CR3R4R5、–C≡CR8、或–R10C＝CR11R12；且R3、R4、R5、R8、R9、R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是–CR3R4R5、–C≡CR8或–R10C＝CR11R12；且R3、R4，R5、R8、R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是–CR3R4R5、或–R10C＝CR11R12；且R3、R4、R5、R9、R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是–C≡CR8、或–R10C＝CR11R12；且R8、R9、R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是–CR3R4R5或且R3、R4、R5和R9各自可以如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是–CR3R4R5或–R10C＝CR11R12；且R3、R4、R5、R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在一个实施方式中，Q1可以是–C≡CR8或且R8和R9各自可以如本文任何地方所定义的。在一个实施方式中，Q1可以是–C≡CR8或–R10C＝CR11R12；且R8、R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是或–R10C＝CR11R12；且R9、R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在一个实施方式中，Q1可以是且R9可以是如本文任何地方所定义的。在一个实施方式中，Q1可以是–R10C＝CR11R12；且R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是–CR3R4R5、–C≡CR8、或且R3、R4、R5、R8和R9各自可以如本文任何地方所定义的。在一个实施方式中，Q1可以是–CR3R4R5或–C≡CR8；且R3、R4、R5和R8各自可以如本文任何地方所定义的。在一个实施方式中，Q1可以是–C≡CR8；且R8可以是如本文任何地方所定义的。在多个实施方式中，Q1可以是–CR3R4R5；且R3、R4和R5各自可以如本文任何地方所定义的。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–CR3R4R5；且R3、R4和R5各自可以如本文任何地方所定义的。R3、R4和R5各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22、–NR23R24、NHR23、NHR23、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；且R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；NHR23；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24，R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被至少一个可以是生物分子的取代基取代的基团，或者形成被至少一个为生物分子的取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和R22各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–NR23R24、NHR23、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团均可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R15、R16、R17、R18、R19、R20、R23和R24可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或者R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–S+R21R22、–NR23R24、NHR23、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团均可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R15、R16、R17、R21、R22、R23和R24可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被至少一个可以是生物分子的取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–P+R18R19R20、–S+R21R22、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被至少一个可以是生物分子的取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–P+R18R19R20，–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，可以是F、Cl、Br或I；R15、R16、R17、R18、R19和R20可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17或–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17或–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团，或被至少一个可以是生物分子的取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中的一个可以是–N+R15R16R17或–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团，或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立地为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R15、R16、R17、R21和R22各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–NR23R24、NHR23、生物分子、任选地连接的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R15、R16、R17、R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R23、和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–NR23R24或NHR23；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中之一可以是–N+R15R16R17或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R23和R24中的至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–P+R18R19R20、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R18、R19、R20、R21和R22各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中之一可以是–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团，或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–P+R18R19R20、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R18、R19、R20、R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–P+R18R19R20或–NR23R24，且R3、R4、R5、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20或–NR23R24，且R3、R4、R5、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中之一可以是–P+R18R19R20或–NR23R24；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团，或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–S+R21R22、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R21、R22、R23和R24各自可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被至少一个为生物分子的取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5各自独立为H、D、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和R22各自可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16、R17、R18、R19、R20、R23和R24可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–P+R18R19R20或–NR23R24，且R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、–N+R15R16R17、–S+R21R22、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16、R17、R21、R22、R23和R24各自可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17、–S+R21R22或–NR23R24，且R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、–P+R18R19R20、–S+R21R22、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24，并且R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5均可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–P+R18R19R20、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R18、R19和R20各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3或–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R21和R22各自可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3或–S+R21R22；R3、R4、R5、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–S+R21R22；R3、R4、R5、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或者R3、R4和R5其中之一可以是–S+R21R22；R3、R4、R5、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3或–NR23R24；R3、R4、R5、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–NR23R24；R3、R4、R5、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–NR23R24；R3、R4、R5、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可独立为H、D、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16、R17、R18、R19和R20各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17或–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17或–P+R18R19R20，R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、–N+R15R16R17、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16、R17、R21和R22各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17或–S+R21R22；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17或–S+R21R22，且R3、R4、R5、R15、R16、R17、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、–N+R15R16R17、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16、R17、R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17或–NR23R24；R3、R4、R5、R15、R16、R17、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、–P+R18R19R20、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R18、R19、R20、R21和R22各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–P+R18R19R20或–S+R21R22；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5各自可独立为H、D、–P+R18R19R20、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R18、R19、R20、R23和R24各自可以是如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20或–NR23R24；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–P+R18R19R20或–NR23R24；R3、R4、R5、R18、R19、R20、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5各自可以独立为H、D、–S+R21R22、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R21、R22、R23和R24各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是–S+R21R22或–NR23R24；R3、R4、R5、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5其中之一可以是–S+R21R22或–NR23R24，R3、R4、R5、R21、R22、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在一个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R15、R16和R17各自可以如本文任何地方所定义的；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I、CX3、或–N+R15R16R17；R3、R4、R5、R15、R16和R17中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17；R3、R4、R5、R15、R16和R17中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5其中之一可以是–N+R15R16R17；R3、R4、R5、R15、R16和R17中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–CR3R4R5；R3、R4和R5可各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R3、R4和R5中至少一个可以是F、Cl、Br、I或CX3；R3、R4和R5中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5可各自独立为F、Cl、Br、I、CX3、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以是未取代的或取代的，并且可任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I；R3、R4和R5中的两个可以是F、Cl、Br、I或CX3；R3、R4和R5其中之一可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是F、Cl、Br、I或CX3；R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是F、Cl、Br、I或CX3，且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br、CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br、或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Br或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、Br或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、Br或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、Br或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、Br或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Br、I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl或Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl或Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Cl或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中两个可独立为Br或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Br或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为Br或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中两个可独立为Br或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为I或CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是CX3，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是Cl，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是Cl，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在多个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl、Br或I，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl或Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F、Cl或Br，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或Cl，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可独立为F或Cl，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是F，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在一个实施方式中，R3、R4和R5中的两个可以是F，并且R3、R4和R5其中之一可以是生物分子。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl、Br或I。在多个实施方式中，各个X可以相同或不同，并且可以是F、Cl或I。在多个实施方式中，各个X可以相同或不同，并且可以是F、Br或I。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，并且可以是Cl、Br或I。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，且可以是F或Br。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，且可以是F或I。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，且可以是Cl或Br。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，且可以是Cl或I。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，且可以是Br或I。在一个实施方式中，各个X可以是Cl。在一个实施方式中，各个X可以是Br。在一个实施方式中，各个X可以是I。在多个实施方式中，各个X可以相同或不同，且可以是F、Cl、Br。在一个实施方式中，各个X可以相同或不同，且可以是F或Cl。在一个实施方式中，各个X可以是F。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–CR3R4R5；R3、R4和R5各自可独立为H、D、–N+R15R16R17、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16和R17可各自独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团可以通过碳原子与–N+R15R16R17的氮原子相连，或者R15可以不存在，并且R16和R17可以相连以使得–N+R15R16R17形成带正电荷的含氮的、可以是取代的或未取代的杂环基团；R3、R4和R5中至少一个可以是–N+R15R16R17；R3、R4、R5、R15、R16和R17中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3可以是–N+R15R16R17；R4和R5各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R15、R16和R17各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–N+R15R16R17的氮原子相连，或R15可以不存在，并且R16和R17可以相连以使得–N+R15R16R17形成带正电荷的含氮的、可以是取代的或未取代的杂环基团；R4、R5、R15、R16和R17中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在一个实施方式中，R15、R16和R17各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入，且所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–N+R15R16R17的氮原子相连。在多个实施方式中，R15可以不存在，并且R16和R17可以相连以使得–N+R15R16R17形成带正电荷的含氮的、可以是取代的或未取代的杂环基团。在多个实施方式中，R15可以不存在，并且R16和R17可以相连以使得–N+R15R16R17形成带正电荷的4-6元的含氮的、可以是取代的或未取代的杂环基团。在一个实施方式中，带正电荷的4-6元的含氮的杂环基团可以是吡啶鎓基团、咪唑鎓基团、吡嗪鎓基团、嘧啶鎓基团或哒嗪鎓基团，其各自可以是取代的或未取代的。在多个实施方式中，带正电荷的含氮的杂环基团可以是未取代的。在多个实施方式中，带正电荷的含氮的杂环基团可被一个或多个取代基取代，所述取代基选自由C1-C15烷基基团、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团构成的组中。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–CR3R4R5；R3、R4和R5可各自独立为H、D、–P+R18R19R20、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R18、R19和R20各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–P+R18R19R20的磷原子相连；R3、R4和R5中至少一个可以是–P+R18R19R20；R3、R4、R5、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3可以是–P+R18R19R20；R4和R5各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R18、R19和R20各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–P+R18R19R20的磷原子相连；R4、R5、R18、R19和R20中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–CR3R4R5；R3、R4和R5各自可独立为H、D、–S+R21R22、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R21和R22各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–S+R21R22的硫原子相连；R3、R4和R5中至少一个可以是–S+R21R22；R3、R4、R5、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3可以是–S+R21R22；R4和R5各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R21和R22各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–S+R21R22的硫原子相连；R4、R5、R21和R22中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–CR3R4R5；R3、R4和R5各自可独立为H、D、–NR23R24、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R23和R24各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–NR23R24的氮原子相连；R3、R4和R5中至少一个可以是–NR23R24；R3、R4、R5、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R3可以是–NR23R24；R4和R5各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连；R23和R24各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–NR23R24的氮原子相连；R4、R5、R23和R24中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–C≡CR8；R8可以如本文任何地方所定义的。
在一个实施方式中，R8可以是–N+R25R26R27、–P+R28R29R30、–S+R31R32、–NR33R34、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–C≡CR8的碳原子相连；R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34和R35各自可以如本文任何地方所定义的；R8、R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34和R35中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
在多个实施方式中，R8可以是–N+R25R26R27；R25、R26和R27各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与N+R25R26R27的氮原子相连，或者R25可以不存在，R26和R27可以相连以使得–N+R25R26R27形成带正电荷的含氮的、可以是未取代的或取代的杂环基团；R25、R26和R27中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在一个实施方式中，带正电荷的4-6元的含氮的杂环基团可以是吡啶鎓基团、咪唑鎓基团、吡嗪鎓基团、咪啶鎓基团或哒嗪鎓基团，其各自可以是取代的或未取代的。在多个实施方式中，带正电荷的含氮的杂环基团可以是未取代的。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R8可以是–P+R28R29R30；R28、R29和R30各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与P+R28R29R30的磷原子相连；R28、R29和R30中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R8可以是–S+R31R32；R31和R32各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–S+R31R32的硫原子相连；R31和R32中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在一个实施方式中，R8可以是–NR33R34；R33和R34各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–NR33R34的氮原子相连；R33和R34中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在一个实施方式中，R8可以是R35可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团均可以通过碳原子与的碳原子连接。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R8可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–C≡CR8的碳原子相连。在多个实施方式中，R8可以是直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–C≡CR8的碳原子相连。在多个实施方式中，R8可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在一个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是R9可以如本文任何地方所定义的。
在多个实施方式中，R9可以是–NR38R39、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与的碳原子连接；R38、R39和R40各自可以如本文任何地方所定义的；R9、R38、R39和R40中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R9可以是–NR38R39；R38和R39各自可独立为H、D、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以是未取代的或取代的，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与–NR38R39的氮原子相连；R38和R39中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或可被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在一个实施方式中，R9可以是R40可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与的碳原子相连。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R9可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与的碳原子相连。在一个实施方式中，R9可以是直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以被可以是生物分子的至少一个取代基取代，并且可以任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自可以通过碳原子与的碳原子相连。在一个实施方式中，R9可以是生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，所述化合物可以具有通式(IV)：
其中Q1可以是–R10C＝CR11R12；R10、R11和R12各自可以如本文任何地方所定义的。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43、–P+R44R45R46、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，各个X相同或不同，且为F、Cl、Br或I；R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43、–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12中至少一个可以是–N+R41R42R43、–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43、–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43、–P+R44R45R46、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，各个X相同或不同，且为F、Cl、Br或I；R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43或–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12中至少一个可以是–N+R41R42R43或–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43或–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，且各个X相同或不同地为F、Cl、Br或I；R41、R42、R43、R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12中至少一个可以是–N+R41R42R43或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R47和R48中至少一个是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–P+R44R45R46、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，且各个X相同或不同地为F、Cl、Br或I；R44、R45、R46、R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I、CX3、–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12中至少一个可以是–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，R10、R11和R12其中之一可以是–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、–N+R41R42R43、–P+R44R45R46、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连；R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为–N+R41R42R43、–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43、–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，各个X相同或不同，且为F、Cl、Br或I；R41、R42和R43各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I、CX3或–N+R41R42R43；R10、R11、R12、R41、R42和R43中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12中至少一个可以是–N+R41R42R43；R10、R11、R12、R41、R42和R43中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43；R10、R11、R12、R41、R42和R43中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–P+R44R45R46、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，各个X相同或不同且为F、Cl、Br或I；R44、R45和R46各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I、CX3或–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12中至少一个可以是–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12其中之一可以是–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，各个X相同或不同且为F、Cl、Br或I；R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I、CX3或–S+R47R48；R10、R11、R12、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中至少两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12中至少一个可以是–S+R47R48；R10、R11、R12、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R10、R11和R12其中之一可以是–S+R47R48；R10、R11、R12、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、–N+R41R42R43、–P+R44R45R46、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连；R41、R42、R43、R44、R45和R46各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为–N+R41R42R43或–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团，或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43或–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、–N+R41R42R43、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连；R41、R42、R43、R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为–N+R41R42R43或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43或–S+R47R48；R10、R11、R12、R41、R42、R43、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、–P+R44R45R46、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连；R44、R45、R46、R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R44、R45、R46、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12其中之一可以是–P+R44R45R46或–S+R47R48；R10、R11、R12、R44、R45、R46、R47和R48至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连，各个X相同或不同且为F、Cl、Br或I；R10、R11和R12中至少一个可独立为F、Cl、Br、I或CX3；R10、R11和R12中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12中的两个可独立为F、Cl、Br、I或CX3；R10、R11和R12其中之一可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、–N+R41R42R43、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连；R41、R42和R43各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为–N+R41R42R43；R10、R11、R12、R41、R42和R43中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12其中之一可以是–N+R41R42R43；R10、R11、R12、R41、R42和R43中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。在一个实施方式中，带正电荷的4-6元含氮的杂环基团可以是吡啶鎓基团、咪唑鎓基团、吡嗪鎓基团、嘧啶鎓基团或哒嗪鎓基团，其各自可以是取代的或未取代的。在多个实施方式中，带正电荷的含氮的杂环基团可以是未取代的。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、–P+R44R45R46、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连；R44、R45和R46各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12其中之一可以是–P+R44R45R46；R10、R11、R12、R44、R45和R46中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R10、R11和R12各自可独立为H、D、–S+R47R48、生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组的至少一个杂原子插入；所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–R10C＝CR11R12的碳原子相连；R47和R48各自可以如本文任何地方所定义的；R10、R11和R12中至少一个可独立为–S+R47R48；R10、R11、R12、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，R10、R11和R12其中之一可以是–S+R47R48；R10、R11、R12、R47和R48中至少一个可以是生物分子、任选地与生物分子相连的链接基团或被可以是生物分子的至少一个取代基取代的基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
本文使用的术语‘生物分子’是指生物分子或生物分子的类似物或衍生物，或可被递送到人类或动物中以通过正电子放射断层摄影术追踪或显像生物分子在人类或动物体或组织内的分布的其他分子。实例在WO2005/077967中被公开。在一些实施方式中，‘生物分子’是指医学的、生理学的或科学意义上的任何分子、其类似物或衍生物，所述类似物或衍生物可以与生物系统相容或具有生物活性。生物分子可以被输送到人类或动物体内，并且包括在有机体内特定位置局部化的生物分子。实例包括糖，氨基酸，核酸，核苷酸，核苷，肽激素(类固醇和非类固醇)，抗体，寡核苷酸适配子和寡核苷酸，蛋白质，肽，寡核苷酸，脂类，激素，药物(合成药物和天然产物)，多糖，脂质体，胶束、微粒体，磁性微粒，金属螯合物，寡核糖核苷酸，寡核苷酸及在脊骨中经受修饰的相关类似物、核碱基或增强稳定性或调节特异性的磷酸盐连接区域(linkerregions)承载修饰的相关类似物，多肽模拟物，树枝状高分子，药物递送剂，纳米管、富勒烯、病毒粒子和其他靶标分子(例如癌症靶标分子)。具体的例子包括但不限于生物素，基质金属蛋白酶(matrixmettaloprotease)抑制剂例如马马司他，胰岛素，生长激素抑制素，生长激素，生长调节素，促肾上腺皮质激素、甲状旁腺素，促滤泡激素，促黄体生成激素，上表皮生长因子，促甲状腺激素、促甲状腺激素释放激素，促黄体激素释放激素，抗利尿激素，蛙皮素，内皮素，促性腺激素，促性腺激素释放激素，抗纤维蛋白溶酶(antiflamin)I&II，NLE-抗纤维蛋白溶酶II，脑钠肽，降血钙素，促皮质素释放肽，催产素，钙蛋白酶抑制肽，α-CGRP，促皮质素释放因子，甘丙肽，生长激素释放因子，鸟苷蛋白，α-螺旋促皮质素释放因子，层粘连蛋白，α-促黑素细胞激素，血小板衍化生长因子，神经调节肽，神经降压素，胰多肽，五肽促胃酸激素，肽-YY，垂体腺苷酸环化酶激活肽，胰泌素，促甲状腺素释放激素，尿皮素，舒血管肠肽，抗利尿激素，血管内皮生长因子，蜂毒明肽，金环蛇毒素，calciceptin(一种毒素)，卡律蝎毒素，眼镜蛇毒素，芋螺毒素，树眼镜蛇毒素，蜂毒肽，神经肽-Y，imperatoxin(一种蝎毒多肽)，taycatoxin(一种毒素)，膜联蛋白，抑制素，类胰岛素生长因子，催乳激素，促黑色素激素，黑色素聚集激素，基质-P，速激肽，血管紧张肽，IgG、IgM、IgE、IgA的一般结构类别的抗体，以及用于当前和预期的显像、诊断和治疗应用的单链、单克隆和重组体形式。可被抗体识别的具体靶标包括但不限于：黑色素瘤细胞，黑色素瘤特异性抗原，髓鞘碱性蛋白，乳腺癌特异性肿瘤标记物例如Her2-Neu和Brc-Abl，α-胎蛋白，人绒毛促性腺激素，前列腺特异抗原，前列腺特异性膜抗原，上表皮生长因子受体，成纤维细胞生长因子受体，胰岛素受体。其他实例是核准用于治疗的抗体，例如赫赛汀TM(安进)，爱必妥TM(英克隆)。包含核酸碱基和包含包括RNA、DNA和PNAs的核苷酸的聚合物及其反映对糖、核苷内连接(主干)和核碱基部分的修饰的各种合成衍生物也被考虑。可用于显像的寡核苷酸，例如为：靶向疾病状态中涉及的基因的mRNA的反义寡核苷酸，通过RNA靶向沉默mRNA的siRNA或RNAi分子，以及适配子结构，所述适配子结构表示多种靶向蛋白或蛋白的糖链异质体(glycoformsofproteins)或二者的折叠核酸结构或折叠RNA结构。进一步的实例是已被核准用于临床应用或那些打算用于临床和诊断应用的核酸适配体，例如哌加他尼TM(Eyetech)和为了诊断目的用在表面上下排布的适配子，发现于细胞受体的表面或可以模拟细胞受体和蛋白的糖链异质体的合成或天然来源的低聚糖。在合成糖链异质体中的其他糖类组分是硅铝酸，甘露糖，海藻糖，N-乙酰-葡萄糖胺，N-乙酰-甘露糖胺，麦芽糖，半乳糖和N-乙酰-半乳糖胺，蛋白质的小至中等大小分子重量配体包括各种类型的化合物，例如：卟啉、凝集素、脂类、类固醇、巴比妥类、紫杉烷类、萜烯类、萜类、大麻素、阿片类药物、核苷嘌呤、嘧啶、杂芳香族、喹啉、生物胺、氨基酸、吲哚-生物碱、联苯酚钠生物碱、他汀类药物、酶抑制剂、非甾体类抗炎药、单糖、叶酸、叶酸衍生物、甲氨蝶呤、甲氨蝶呤衍生物、氨蝶呤(trexates)、维生素、生长激素、血管内皮生长因子、表皮生长因子、抗体、乳腺癌抗原特异性抗体、前列腺癌抗原的特异性抗体、黑色素瘤抗原的特异性抗体、配体、RGD基序配体识别基质金属蛋白酶、适配子、识别细胞表面的蛋白质、叶酸、叶酸衍生物和甲氨蝶呤。在本发明中所使用的示踪物分子可与配体(例如优选与感兴趣的组织类型或细胞类型相互作用的生物分子)缀合。在一些实施方式中，烷基-硼酸取代的前体可以与感兴趣的生物分子预先缀合，然后需要时在一步水相氟化反应中进行氟化。典型反应可发生在KHF2缓冲溶液中，其中18F可以载体自由形式产生并在氟化时或在追逐反应(ChaseReaction)期间补充以载体19F，而在另一典型反应中，18F将用于同位素交换反应。在多个实施方式中，所述生物分子可以是糖、肽、核酸、脂质、类固醇、生物胺或其衍生物或类似物。在多个实施方式中，所述生物分子可以是激素、药物、胰岛素、生长激素抑制素、生长激素、VEGF、EGF、蛙皮素、促性腺激素、促性腺激素释放激素、促皮质激素释放肽、催产素、促皮质素释放因子、生长激素释放因子、血小板衍化生长因子、神经降压素、尿皮素、舒血管肠肽、抑制素、类胰岛素生长因子、靶向疾病状态中涉及的基因的mRNA的反义寡核苷酸，通过RNA靶向沉默mRNA的siRNA或RNAi分子、抗体、乳腺癌抗原特异性抗体、前列腺癌抗原特异性抗体、黑色素瘤抗原特异性抗体、配体、识别基质金属蛋白酶的RGD-基序配体、适配子、识别细胞表面蛋白的适配子、叶酸、叶酸衍生物和甲氨蝶呤或其衍生物或类似物。
链接基团可包括脂肪族或芳香族部分，旨在使生物分子通过合适的距离与硼原子隔离，或确保合适的原子与所述硼原子相邻以促进氟化过程。有利于随后的生物分子的添加的基团在本领域是公知的，可包括容易与选择的生物分子形成键的片段，各种各样的此类基团在本领域是公知的。这些包括硫醇和胺反应性基团以及其他的此类基团，所述其他的此类基团对于本发明的化合物与生物分子(包括氢氧化物、羧酸、胺、巯基基团，等等)上的官能团的连接是有用的。进一步在本发明中考虑的可以是本发明的化合物与生物分子通过其他链接的连接，所述其他链接涉及名为“点击化学”，其实例包括四嗪与受力的烯烃或炔烃的反应，或炔烃与叠氮化物通过金属参与的催化或张力促进的反应。备选地，可考虑除了共价键以外的键。因此，可考虑提供与生物分子的离子的、疏水的和其他非共价连接的基团。有利于与生物分子缀合的示例性的链接基团包括：
在多个实施方式中，n可以是1或2；各个Y1可独立地选自由R1、18F和19F构成的组中。在多个实施方式中，n可以是1或2。各个Y1可独立地选自由R1、18F和19F构成的组中。在多个实施方式中，n可以是2，各个Y1可独立地选自由R1、18F和19F构成的组中。在多个实施方式中，n可以是2，各个Y1可独立为R1或18F，各个Y1可独立为R1或19F，或各个Y1可独立为18F或19F。在多个实施方式中，n可以是2，各个Y1可以是R1、各个Y1可以是18F，或各个Y1可以是19F。在多个实施方式中，n可以是1，Y1可以是R1、18F或19F。
在多个实施方式中，R1可以不存在或存在。在一个实施方式中，当R1存在时，R1可以是对B的氟化不干扰的任何基团。在一个实施方式中，R1可以是直链或支链的C1–C15烷基基团或非芳香族的C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述非芳香族的C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入。在一个实施方式中，C1-C15烷基基团或非芳香族的C3-C18环烷基基团在B的连接点处或附近可被至少一个杂原子中断。在具体实施方式中，R1可以是直链或支链的C1-C6烷基基团或非芳香族的C3-C8环烷基基团。在多个实施方式中，C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述非芳香族的C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，Y2可独立地选自由R2、18F和19F构成的组中。在一个实施方式中，Y2可独立地选自由R2和18F构成的组中。在一个实施方式中，Y2可独立地选自由R2和19F构成的组中。在一个实施方式中，Y2可独立地选自由18F和19F构成的组中。在多个实施方式中，Y2可以是R2。在多个实施方式中，Y2可以是18F。在多个实施方式中，Y2可以是19F。
在多个实施方式中，R2可以不存在或存在。在一个实施方式中，当R2存在时，R2可以是对于B的氟化的任何非干扰基团。在一个实施方式中，R2可以是直链或支链的C1–C15烷基基团或非芳香族的C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述非芳香族的C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入。在一个实施方式中，C1-C15烷基基团或非芳香族的C3-C18环烷基基团在B的连接点处或附近可被至少一个杂原子中断。在具体实施方式中，R2可以是直链或支链的C1-C6烷基基团或非芳香族的C3-C8环烷基基团。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述非芳香族的C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，R1和R2各自可独立为直链或支链的C1–C15烷基基团或非芳香族的C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述非芳香族的C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入。在多个实施方式中，所述C1–C15烷基基团可以是C1-C6烷基基团。在多个实施方式中，所述非芳香族的C3–C18环烷基基团可以是C4-C8环烷基基团。
在多个实施方式中，n可以是2；各个Y1可独立为18F或19F；Y2可以是18F或19F；(Y1)n和Y2中至少一个可以是18F。
在多个实施方式中，所述直链或支链的C1–C15烷基基团可以是直链或支链的饱和C1–C2烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C3烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C4烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C5烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C6烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C7烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C8烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C9烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C10烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C11烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C12烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C13烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C14烷基基团，或直链或支链的饱和C1–C15烷基基团，或直链或支链的饱和C1烷基基团，或直链或支链的饱和C2烷基基团，或直链或支链的饱和C3烷基基团，或直链或支链的饱和C4烷基基团，或直链或支链的饱和C5烷基基团，或直链或支链的饱和C6烷基基团，或直链或支链的饱和C7烷基基团，或直链或支链的饱和C8烷基基团，或直链或支链的饱和C9烷基基团，或直链或支链的饱和C10烷基基团，或直链或支链的饱和C11烷基基团，或直链或支链的饱和C12烷基基团，或直链或支链的饱和C13烷基基团，或直链或支链的饱和C14烷基基团，或直链或支链的饱和C15烷基基团。
在多个实施方式中，所述直链或支链的C1–C15烷基基团可以是直链或支链的C2–C3烯基基团，或直链或支链的C2–C4烯基基团，或直链或支链的C2–C5烯基基团，或直链或支链的C2–C6烯基基团，或直链或支链的C2–C7烯基基团，或直链或支链的C2–C8烯基基团，或直链或支链的C2–C9烯基基团，或直链或支链的C2–C10烯基基团，或直链或支链的C2–C11烯基基团，或直链或支链的C2–C12烯基基团，或直链或支链的C2–C13烯基基团，或直链或支链的C2–C14烯基基团，或直链或支链的C2–C15烯基基团，或直链或支链的C2烯基基团，或直链或支链的C3烯基基团，或直链或支链的C4烯基基团，或直链或支链的C5烯基基团，或直链或支链的C6烯基基团，或直链或支链的C7烯基基团，或直链或支链的C8烯基基团，或直链或支链的C9烯基基团，或直链或支链的C10烯基基团，或直链或支链的C11烯基基团，或直链或支链的C12烯基基团，或直链或支链的C13烯基基团，或直链或支链的C14烯基基团，或直链或支链的C15烯基基团。
在多个实施方式中，所述直链或支链的C1–C15烷基基团可以是直链或支链的C2–C3炔基基团，或直链或支链的C2–C4炔基基团，或直链或支链的C2–C5炔基基团，或直链或支链的C2–C6炔基基团，或直链或支链的C2–C7炔基基团，或直链或支链的C2–C8炔基基团，或直链或支链的C2–C9炔基基团，或直链或支链的C2–C10炔基基团，或直链或支链的C2–C11炔基基团，或直链或支链的C2–C12炔基基团，或直链或支链的C2–C13炔基基团，或直链或支链的C2–C14炔基基团，或直链或支链的C2–C15炔基基团，或直链或支链的C2炔基基团，或直链或支链的C3炔基基团，或直链或支链的C4炔基基团，或直链或支链的C5炔基基团，或直链或支链的C6炔基基团，或直链或支链的C7炔基基团，或直链或支链的C8炔基基团，或直链或支链的C9炔基基团，或直链或支链的C10炔基基团，或直链或支链的C11炔基基团，或直链或支链的C12炔基基团，或直链或支链的C13炔基基团，或直链或支链的C14炔基基团，或直链或支链的C15炔基基团。
在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C3–C4环烷基基团，或C3–C5环烷基基团，或C3–C6环烷基基团，或C3–C7环烷基基团，或C3–C8环烷基基团，或C3–C9环烷基基团，或C3–C10环烷基基团，或C3–C11环烷基基团，或C3–C12环烷基基团，或C3–C13环烷基基团，或C3–C14环烷基基团，或C3–C15环烷基基团，或C3–C16环烷基基团，或C3–C17环烷基基团，或C3–C18环烷基基团，或C4–C5环烷基基团，或C4–C6环烷基基团，或C4–C7环烷基基团，或C4–C8环烷基基团，或C4–C9环烷基基团，或C4–C10环烷基基团，或C4–C11环烷基基团，或C4–C12环烷基基团，或C4–C13环烷基基团，或C4–C14环烷基基团，或C4–C15环烷基基团，或C4–C16环烷基基团，或C4–C17环烷基基团，或C4–C18环烷基基团，或C3环烷基基团，或C4环烷基基团，或C5环烷基基团，或C6环烷基基团，或C7环烷基基团，或C8环烷基基团，或C9环烷基基团，或C10环烷基基团，或C11环烷基基团，或C12环烷基基团，或C13环烷基基团，或C14环烷基基团，或C15环烷基基团，或C16环烷基基团，或C17环烷基基团，或C18环烷基基团。
在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C3–C4环烯基基团，或C3–C5环烯基基团，或C3–C6环烯基基团，或C3–C7环烯基基团，或C3–C8环烯基基团，或C3–C9环烯基基团，或C3–C10环烯基基团，或C3–C11环烯基基团，或C3–C12环烯基基团，或C3–C13环烯基基团，或C3–C14环烯基基团，或C3–C15环烯基基团，或C3–C16环烯基基团，或C3–C17环烯基基团，或C3–C18环烯基基团，或C4–C5环烯基基团，或C4–C6环烯基基团，或C4–C7环烯基基团，或C4–C8环烯基基团，或C4–C9环烯基基团，或C4–C10环烯基基团，或C4–C11环烯基基团，或C4–C12环烯基基团，或C4–C13环烯基基团，或C4–C14环烯基基团，或C4–C15环烯基基团，或C4–C16环烯基基团，或C4–C17环烯基基团，或C4–C18环烯基基团，或C3环烯基基团，或C4环烯基基团，或C5环烯基基团，或C6环烯基基团，或C7环烯基基团，或C8环烯基基团，或C9环烯基基团，或C10环烯基基团，或C11环烯基基团，或C12环烯基基团，或C13环烯基基团，或C14环烯基基团，或C15环烯基基团，或C16环烯基基团，或C17环烯基基团，或C18环烯基基团。
在多个实施方式中，所述C3–C18环烷基基团可以是C3–C4环炔基基团，或C3–C5环炔基基团，或C3–C6环炔基基团，或C3–C7环炔基基团，或C3–C8环炔基基团，或C3–C9环炔基基团，或C3–C10环炔基基团，或C3–C11环炔基基团，或C3–C12环炔基基团，或C3–C13环炔基基团，或C3–C14环炔基基团，或C3–C15环炔基基团，或C3–C16环炔基基团，或C3–C17环炔基基团，或C3–C18环炔基基团，或C4–C5环炔基基团，或C4–C6环炔基基团，或C4–C7环炔基基团，或C4–C8环炔基基团，或C4–C9环炔基基团，或C4–C10环炔基基团，或C4–C11环炔基基团，或C4–C12环炔基基团，或C4–C13环炔基基团，或C4–C14环炔基基团，或C4–C15环炔基基团，或C4–C16环炔基基团，或C4–C17环炔基基团，或C4–C18环炔基基团，或C3环炔基基团，或C4环炔基基团，或C5环炔基基团，或C6环炔基基团，或C7环炔基基团，或C8环炔基基团，或C9环炔基基团，或C10环炔基基团，或C11环炔基基团，或C12环炔基基团，或C13环炔基基团，或C14环炔基基团，或C15环炔基基团，或C16环炔基基团，或C17环炔基基团，或C18环炔基基团。
在多个实施方式中，所述直链或支链的C1–C15烷基基团或所述C3–C18环烷基基团可被至少一个杂原子中断，所述杂原子可独立为O、S、N或P；或S、N或P；或O、N或P；或O、S或P；或O、S或N；或N或P；或S或P；或S或N；或O或P；或O或N；或O或S；或P；或N；或S；或O。
在多个实施方式中，所述C1-C15烷基基团或所述C3-C18环烷基基团可以被选自由F、Cl、Br、I、–N+(C1–15烷基)3、–N+(C2–15烯基)3、–N+(C2–15炔基)3、–N+H(C1–15烷基)2、–N+H(C2–15烯基)2、–N+H(C2–15炔基)2、P+(C1–15烷基)3、P+(C2–15烯基)3、P+(C2–15炔基)3、S+(C1–15烷基)2、S+(C2–15烯基)2、S+(C2–15炔基)2、氧代(即，＝O)、–OC1–15烷基、未取代的或取代的芳香族的C3-C18环烷基、未取代的或取代的非芳香族的C3-C18杂环基团、未取代的或取代的芳香族的C3-C18杂环基团、＝NH、–C1-C15烷基、非芳香族的C3-C18环烷基、–N(C1–15烷基)2、–N(C2–15烯基)2、–N(C2–15炔基)2、-COOH、-NH2、-SH、生物分子和任选地与生物分子相连的链接基团构成的组的一个或多个取代基取代。在多个实施方式中，所述C1-C15烷基基团或所述C3-C18环烷基基团可以被选自由F、Cl、Br、I、–N+(C1–15烷基)3、–N+(C2–15烯基)3、–N+(C2–15炔基)3、–N+H(C1–15烷基)2、–N+H(C2–15烯基)2、–N+H(C2– 15炔基)2、P+(C1–15烷基)3、P+(C2–15烯基)3、P+(C2–15炔基)3、S+(C1–15烷基)2、S+(C2–15烯基)2、S+(C2–15炔基)2、氧代(即，＝O)、–OC1–15烷基、未取代的或取代的芳香族的C3-C18环烷基、未取代的或取代的非芳香族的C3-C18杂环基团、未取代的或取代的芳香族的C3-C18杂环基团、–C1-C15烷基、非芳香族的C3-C18环烷基、–N(C1–15烷基)2、–N(C2–15烯基)2、–N(C2–15炔基)2、-COOH、-NH2、-SH、生物分子和任选地与生物分子相连的链接基团构成的组中的一个或多个取代基取代。在多个实施方式中，所述C1-C15烷基基团或所述C3-C18环烷基基团可以被选自生物分子和任选地与生物分子相连的链接基团一个或多个取代基取代。
所述化合物还可包括无碱形式、前药或其药学上可接受的盐。本发明所描述的化合物意在包括所有的外消旋混合物和所有的单独的对映异构体或其组合，不论其是否在此示出。
本发明的多个实施方式都提供了制备前体化合物的方法，包括将前述化合物的相应的烷基硼酸变体转化为烷基硼酸酯，其中Y1和Y2中的一个、两个或三个可以是可被氟取代的离去基团。本发明还提供了制备含18F的化合物的方法，包括用18F取代至少一个所述离去基团或上述烷基硼酸酯的基团。本发明的方法利用了取代烷基硼酸化合物，其中Y1或Y2可以是可通过反应被氟化物取代的部分。通过与合适的18F源反应，这些可用作上述18F标记的烷基氟硼酸盐化合物的前体分子。在本发明的这一方面中，Y1或Y2可以(例如)是烷氧基、卤化物、胺(例如烷基、芳基)或硫醇(烷基、芳基)片段。可被氟化物取代的离去基团的其他例子是公知的。详细的例子描述于WO2005/077967。
根据本说明书所述的通式的烷基氟硼酸盐化合物可以通过许多合成方法制备，复杂性从全合成到在预先制备的硼酸盐上的填充(wash-in)氟(参见例如Molanderetal.，J.Org.Chem.2010，75，4304-4306；Lennoxetal.JACS，2012，134，7431-7441；Dumasetal.，OrganicLetters，2012，14，2138-2141；和Molanderetal.，OrganicLetters，2006，8，2031-2034)。
‘填充’制备方法可包括在合适的溶剂中制备取代的烷基硼酸或酯的溶液，向其中加入氟化物水溶液。pH可以在合适的范围(例如约2.5至约3.5)或根据适合用于所述溶剂和所述取代的烷基硼酸或酯的范围。溶剂可以是DMF或与氟化物水溶液可混溶的其他溶剂，并溶解有兴趣的取代的烷基硼酸或酯。这样的溶剂的实例可包括水溶液，所述水溶液包括DMSO、DMF、MeOH、THF、MeCN、DMA和NMP。对具体溶剂的选择可根据具体取代的烷基硼酸或酯、特别是保存生物分子的生物活性方面而变化，是本领域技术人员所熟练掌握的。氟化物水溶液可以在任何合适的浓度。例如，取代的烷基硼酸可以约1-4mM的浓度存在，KH18/19F2可以3或4当量即3-12mM或4-16mM存在，其中选择最小浓度以增加标记的比活度，而最大浓度通过生物缀合物的最大溶解度确定。
取代的烷基硼酸或酯的临床制剂可包括使用无载体添加形式的、约800mCi18F，用19F阻止环境污染，其表示约0.46nmol的18F，或3.8％的总氟化物用于10μL的反应(12mM总氟化物)。微反应器和微流体技术(其提供反应体积约50nL)可降低需要的载体19F的量。例如在10mM氟化物下的50nL反应，仅需要500pmol的总氟化物。因此，对于标记烷基硼酸来说，无载体添加的反应是可预期的。
反应温度可以提高到室温之上，但是低于可使所选择的生物分子变性或不稳定的温度。例如，某些核酸或寡核苷酸可适合在约60℃下用于标记反应，而某些蛋白质可能需要更低的温度。已知肽类受得住高达约110℃的温度。与大部分其他肽类相比，在本领域中的已知抗体具有有限的热稳定性，然而热稳定抗体和酶也可能适合在高于室温的温度下用于标记反应。备选地，在降低的温度下、即低于室温的温度下，一些生物分子可以优选地适合用于标记反应。
用于改性基团的添加和/或取代的生物分子的直接化学改性的通用途径和方法是公知的。作为实例，蛋白质的化学改性描述于MeansandFeeneyBioconjugateChemistry19901:2-12)。核酸例如DNA和RNA的化学改性被描述于例如Boutourineetal.BioconjugateChemistry19901:350-56。糖和低聚糖的化学修饰被描述于例如Woodetal.BioconjugateChemistry19923:391-6和最近地在链接反应中。
在多个实施方式中，提供了一种用于选择或筛选取代的有机三氟硼酸盐化合物的方法，对于它们作为PET放射显像剂的寿命的指示物的抗脱氟化作用能力。例如下述的许多方法可以利用。
用于从游离18F分离氟化化合物的色谱方法对于定量或半定量评价氟化化合物对脱氟化作用的抗性是有用的。这样的方法通常涉及固定相，其可以是具有诸如疏水性、多孔性或排阻能力、带电性(charge)、亲水性等性质的色谱柱基质。备选地，固定相可仅提供结构支持，并且基本上不与流动相或流动相中的溶剂相互作用。固定相可进一步负载于例如柱子上，或对于薄层色谱负载在玻璃板上。用于纸色谱的纸可同时提供固定相和固定相的物理支撑。备选地，二醇基柱可用于除去未被标记的硼酸，所述未被标记的硼酸可作为未反应的起始原料或随着在标记期间的有机三氟硼酸盐的竞争溶剂解离出现。流动相通常是溶剂，所述溶剂可以是疏水性的或亲水性的，含水的或无水的，且可被配制以提供固定的pH或选择的pH范围，或特定的盐或其他溶质浓度。在多个实施方式中，感兴趣的分子或化合物(例如上述氟化的化合物)在流动相中是可溶的，如同从氟化化合物中被分离的游离氟。具体色谱方法的选择可能会受到要被分离的分子的影响。例如，对于被标记的生物分子(例如抗体)的分离，凝胶渗透或亲和色谱法可能是适合的。在另一个实施例中，被标记的寡核苷酸或肽的分离，阴离子交换色谱法可能是适合的。在另一实施例中，与亲和素-缀合物复合的被标记的生物素的分离可涉及凝胶渗透色谱。在另一实施例中，被标记的游离生物素、叶酸或甲氨蝶呤其他小分子(例如肽类)的分离可涉及通过硅胶柱或塞，或HPLC/FPLC的色谱分离。
与色谱学有关的基本原理、方法和背景是公知的，可以发现于例如，Jonsson，J.A.ChromatographicTheoryandBasicPrinciples.1987.MarcelDekker，或AhujaS.ChromatographyandSeparationScience.2003.ElsevierPress；Cox，G.B.PreparativeEnantioselectiveChromatography.2005.BlackwellPublishing；Wall，P.E.Thin-layerchromatography:amodernpracticalapproach205.RoyalSocietyofChemistry；Sherma，J.andFried，B.HandbookofThin-layerchromatography.2003.MarcelDekker中。
19F-NMR也可以用于监控脱氟化作用(例如参见Tinget.al.(2008)J.Org.Chem.73:4662-70；Hartwiget.al.(2008)TetrahedronLetters49:3152-56；以及，Tinget.al.(2008)JournalofFluorineChemistry129:349-58)。
同位素冲洗或脉冲追踪方法也可用于筛选标记的三氟硼酸盐，以识别适合用作显像剂的组分。
公认地，稳定的有机三氟硼酸盐(不含18F)作为放射化学稳定的前体可能是有用的，所述前体将会发现在标记中的用途，其中它们在酸性条件下被处理以促进19F原子交换为18F原子。标记之后，至少一个F可以是18F。公认地，在本发明的化合物的制备中，当载体19F可被使用时，可能一部分分子不会与任何18F复配。公认地，载体19F的添加在某些情况中可能有利的。即使混合物中的特定的三氟硼酸盐分子不包含18F，适合用于显像目的的最终/总比活度也可被实现，条件是至少被制备的某些三氟硼酸盐包含至少一个18F。
对于本领域的技术人员来说，根据以下对本发明的具体实施方式结合随附的附图的说明，本发明的其他方面和特征将变得显而易见。
实施例
芳基三氟硼酸盐在高于pH3、接近pH非依赖速率下经历溶剂解离(即，B-F键断开)。环取代基的电子性质是影响溶剂解离的速率的主要因素。芳香环上的基团通过诱导或共振效应二者来传递它们对速率的影响，由此π-键中的电子密度增加或减小。增加的π电子密度能够从环离域到硼上的sp2轨道以促进一个氟离子的失去，于是其他两个迅速失去。增加电子密度导致B-F键切断的速率的增加，而降低电子密度则减小所述速率。很难将诱导效应与共振相关的那些效应分开，由取代基是否在间vs邻/对位，这两种效应进一步地有细微差别。此外，至为关键的是了解这些效应的大小，以便了解如何构建具有足够稳定性的芳基三氟硼酸盐。
这些效应的大小可以由定量的直链自由能关系中的ρ值给出。一些(至少两个)吸电子基团的取代效应可通过对它们已知的σ值求和来估计。速率(这样的组分在该速率下反应)可通过以下方程(log(k/k0)＝σρ与未取代的芳基-BF3的速率相关，其中k是在考虑之中的某个芳基-BF3的溶剂解离速率常数，k0是未取代的芳基-BF3的溶剂解离速率常数。因此，对于芳基-BF3溶剂解离，B-F键切断的速率和各种吸电子基团的数量和位置之间的关系依据已知的σ值和ρ～-1的值可被理解。另外，由于失去第一个氟离子时在硼从sp3到sp2的杂化中的变化(其使剩余的两个氟原子与芳环共平面)，已被公认的是大的邻位取代基可发挥减慢溶剂解离的立体效应。
虽然芳基-三氟硼酸盐溶剂解离可被理解依据电子密度从芳烃π-体系到硼上的空p-轨道中的离域，伴随着氟原子的排除，所述氟原子的速率通过(log(k/k0)＝σρ的Hammett关系相关，其中ρ～-1，该理解是基于诱导效应和π-离域效应的结合，如在(芳基)苯甲酸的pKa中所表达的，不能扩展到取代的非芳香族的有机三氟硼酸盐。在某些情况中，而不是在其他情况中，吸电子基团可大大影响反应速率，因此，能很好维持芳基体系的直链自由能关系的应用不一定适用于非芳香族的组分。尚不清楚的是，到何种程度这样的关系可扩展到硼原子所连接的碳原子不在芳香状态的体系中的B-F键切断的速率，以及这些效应的大小是多大。
实施例1：有机硼酸或酯的氟化
将22.4mg(0.10mmol)的N,N-二甲基-N-炔丙基铵基甲基硼酸频哪醇酯溶液于80μL的DMF溶液中，然后加入2.4当量120μL的3MKHF2(水溶液)和80μL的4MHCl(水溶液)作为氟化试剂。该反应在37℃孵育两个小时，然后用真空浓缩器(Speedvac)浓缩。得到淡黄色白色粉末，准备进一步纯化。
实施例2：通过19F-核磁共振(19F-NMR)光谱评估氟化的有机三氟硼酸盐的溶剂解离脱氟化作用的速率
以下是检测氟化有机硼酸盐的溶剂解离脱氟化作用的代表性实施例，如图1A至图1FF和表1中所示。通过将30mg的氟化的有机三氟硼酸盐溶解于1mL的20％乙醇/乙腈中制备氟化的有机三氟硼酸盐溶液。
由于氟化的有机三氟硼酸盐经常被大量的游离氟化物污染，因此使用硅胶柱从有机三氟硼酸盐溶液中除去游离的氟化物。将粗反应负载到硅胶柱上之后，将含有需要的有机三氟硼酸盐的部分洗脱并合并以形成合并溶液。鉴于氟化的有机三氟硼酸盐在有机溶剂中的强稳定性，将20％的合并溶液储存于NMR管中，该样品作为“零”分时间点。通过减压蒸馏从合并溶液中除去有机溶剂，纯化的有机三氟硼酸盐从合并溶液的剩余部分(剩余80％的合并溶液)中分离。从合并溶液中除去有机溶剂给出白色固体形式的、纯化的氟化烷基硼酸盐。将该干燥和纯化的氟化的有机三氟硼酸盐重新溶解在3mL200mM磷酸缓冲溶液中。氟化的有机三氟硼酸盐一旦溶解到磷酸缓冲溶液就开始溶剂解离脱氟化作用，因此，在溶解的那一刻就开始记录时间。用19FNMR谱来监测氟化的有机三氟硼酸盐的溶剂解离脱氟化作用的进展。涉及使用19FNMR谱监测脱氟化作用的一般原理、方法和背景是已知的，可以发现于例如Tingetal.(2008，J.Org.Chem.73；4662-70；Harwigetal.(2008)TetrahedronLetters49:3152-56；和Tingetal.(2008)JournalofFluorineChemistry129:349-58中。对于每个时间点，使用300MHz19FNMR光谱仪(Bruker)收集溶剂解离脱氟化作用数据。氟化的有机三氟硼酸盐在不同时间的19FNMR光谱示踪图示于图1A中。使用19F-NMR测量溶剂解离脱氟化作用提供了一种用于测量溶剂解离的18F-脱氟化作用的有用的模型，因为如果一个F失去了，全部都失去了。此外，可以理解，关于B-F键溶剂解离的动力学同位素效应是可以忽略的。因此，然而出于PET扫描目的，溶剂解离的18F-脱氟化作用值得考虑，19F-NMR提供了18F-脱氟化速率的可靠测量，因为18F和19F二者速率实际上相同，因为应该没有可测量的同位素差异。氟化的有机三氟硼酸盐的溶剂解离脱氟化作用的程度作为时间函数绘图，例如，在图1B中所示的表1的化合物6。列于表1中的氟化的有机三氟硼酸盐在不同时间的19FNMR光谱示踪图示于图1A、1C、1E、1G、1I、1K、1M、1O、1Q、1S、1U、1W、1Y、1AA、1CC和1EE中，所述化合物的溶剂解离脱氟化作用的程度作为时间的函数示于图1B、1D、1F、1H、1J、1L、1N、1P、1R、1T、1V、1X、1ZZ、1BB、1DD和1FF中。如可从图1B、1D、1F、1H、1J、1L、1N、1P、1R、1T、1V、1X、1ZZ、1BB、1DD和1FF中看出的，氟化有机硼酸盐的溶剂解离脱氟化作用显示了准一级反应动力学。
实施例3：溶剂解离脱氟作用的速率常数
拟合图1B和1D中所示的时间曲线，并计算每个时间曲线的速率常数k解离。作为氟化的有机硼酸盐对溶剂解离脱氟作用的的稳定性的测量，可用方程pkB-F＝-log(k溶剂解离)计算pkB-F值。除了pkB-F值以外，对于许多不同的氟化有机硼酸盐，观察到的溶剂解离脱氟化作用的半衰期t1/2值和速率常数k溶剂解离列于表1中。如从表1可以看到的，pkB-F值越大，观察到的氟化有机硼酸盐对溶剂解离脱氟作用越稳定。
表1氟化有机硼酸盐化合物的溶剂解离脱氟化作用的速率常数数据
例如，与化合物1相应的COOH的pKa将是相应的羧酸的pKa。
*＝通过计算预测
据报道，芳基三氟硼酸盐可被缺电子环境明显地稳定化(参见例如Tingetal.(2008，J.Org.Chem.73；4662-70))。同样已报道，苯环上的EWG(吸电子基团)可使水解显著减慢，从而导致更长的溶剂解离的半衰期。与此类取代基效应相似的相关性在苯的硝化或取代的甲苯磺酸苄基酯的水解中可以看到。不受理论的禁锢，关于该效应的可能的机理原因是芳香环中的π-电子能够移位到硼上的空p-轨道，从而促进B-F键解离。同样地，消弱该效应的基团能够导致更大的B-F键稳定性。但是，与芳基三氟硼酸盐相比，对于有机三氟硼酸盐而言，可能有也可能没有被吸电子基团π重叠，因此没有理由预先想到吸电子基团会对B-F键稳定性有任何影响或到什么程度它们可具有缓慢的溶剂解离。
还研究了为氟化的有机三氟硼酸盐化合物的具体的烷基片段观测的pkB-F和与同样的烷基片段缀合的羧酸的pKa之间是否存在任何关系。与在表1中所列的氟化的有机三氟硼酸盐的相同的烷基片段缀合的羧酸的pKa值也包括在相同的表中。例如，为了用pkB-F比较表1的化合物1，羧酸的pKa也被列在表1中。多种氟化的有机三氟硼酸盐的pkB-F值作为相应的羧酸的pKa值的函数被绘出，如图2所示。出乎预料地，在pKa和pkB-F之间观察到了简单的、还未预知到的关联性，如图2所示，即RBF3的log准一级溶剂解离的速率常数，logk溶剂解离(B-F)，与相应的羧酸RCOOH(R＝0.99)的pKa相关，斜率为～-1.4。不受理论的禁锢，对于该关系的一种可能的解释可涉及考虑各种取代基对羧酸经历的电子环境的影响，以及反过来，各种取代基对羧酸质子的可分离性的影响。反过来，pKa和pkB-F值之间的关联性的观察也提供了在pKa值和氟化的有机三氟硼酸盐化合物在溶剂解离脱氟作用方面的稳定性或半衰期之间的出乎预料的关联性。对于相应的COOH，2.85或更低的pKa可报告具有约1000min或更长的溶剂解离的半衰期的有机三氟硼酸盐组合物的设计。盒提供了表明是优选效用的近似范围，虽然不是决定性的。
现在，该发现允许预测这样的有机三氟硼酸盐结构的稳定性，以便可选择或试验在显像中将会有用的有机三氟硼酸盐的候选物。合成领域的技术人员可通过测量或是已知的(例如Jencks，Bordwell，CRCHandbook)或通过计算机模拟预测考虑任何羧酸(无论带有何种修饰)的pKa，利用该知识考虑和设计在放射性示踪物的生产的应用中具有足够长的半衰期的烷基三氟硼酸盐结构。
因此，本领域技术人员可利用该新发现的关联性识别很有可能有用地作为显像剂的候选的有机三氟硼酸盐化合物。然而，本发明绝不是限制于遵循该关联性的化合物。尽管当考虑单独地基于相应的羧酸的pKa时，某些有用的非芳香族的取代的有机三氟硼酸盐结构可能偏离该关联性，但本领域技术人员将理解某些二阶效应可抑制或突出不同取代基对电子环境的影响。从与空间相互作用、第二可电离的或带电的基团的存在或基于该关联性变得清楚的其他约束有关的二阶效应，可容易理解这样的差异。另外，当考虑没有相应的羧酸的化合物时，该关联性可指导本领域的技术人员。
该关联性也允许吸电子基团被放置在与硼和与硼相连的碳一样近的位置，而芳香环的几何结构要求任何吸电子基团被放置在离硼至少两个碳原子的位置。
实施例4：通过薄层色谱(TLC)评估18F-放射性标记的氟化的有机三氟硼酸盐的稳定性
以下是检测氟化的有机三氟硼酸盐的溶剂解离脱氟化作用代表性的实施例，如图3所示。将2nmol罗丹明-BF3添加到100μL血浆中，然后在37℃孵育。2个小时后，添加200μL乙腈(ACN)，以使蛋白质从溶液中析出。用40μm滤纸过滤粗品，然后得到红紫色溶液。将1μL该溶液负载在TLC板上。该TLC板由15％甲醇/DCM展开。芳基三氟硼酸盐(罗丹明-ArBF3)、罗丹明-PyrBF3、甲基三氟硼酸季铵盐(罗丹明-表1的化合物10)的TLC色谱如图3所示。
在TLC色谱中，罗丹明B与三氟硼酸盐缀合以追踪分解。由于水解产物失去负电荷，因此迁移比前体快很多。根据TLC色谱，在血浆中孵育两个小时后，ArBF3显示出分解。PyrBF3展现出比ArBF3更强的稳定性，因为在TLC色谱上检测到较少的分解。此外，对于表1的化合物10来说，根据荧光分析，几乎没有发现水解产物。没有发现表1的化合物10的水解产物表明化合物10在血浆中具有极好的稳定性，还可能在动物模型中显示出良好的稳定性。
实施例4通过高效液相色谱(HPLC)评估18F-放射性标记的氟化的有机三氟硼酸盐的稳定性
将1.1mCi的18F-化合物10(18F-铵甲基三氟硼酸盐)与100μL血浆混合以形成18F-化合物10-血浆混合物，然后在37℃温育两个小时。然后将200uL的乙腈(ACN)添加到该18F-化合物10-血浆混合物中，以使蛋白质从混合物中析出。通过用40μm滤纸过滤使析出的蛋白质部分从混合物中分离出来，将澄清的滤液注射到HPLC以进行稳定性分析。在0分钟(A)、80分钟(B)、150分钟(C)、0分钟(D)、150分钟(E)和150分钟(F)时对罗丹明-表1的化合物10的单独的HPLC测试的色谱图显示于图4中。根据体外测试(n＝3)，在150分钟内几乎没有观测到分解，这证明了化合物10在血浆中具有优异的稳定性。观测到的化合物10在血浆中的优异的稳定性表明其在体内条件下应该呈现良好的稳定性。
实施例5用罗丹明(B)-AMBF3的放射性标记和动物研究。
合成以下化合物(其中罗丹明(B)与化合物10缀合)并注射于小鼠。
化合物18
根据以下所示方法合成化合物18：
(i.NaOH，EtOAc/水，室温，90％；ii.2.0当量三甲基铝，4.0当量哌嗪，DCM，室温，后处理，45％；iii.2.0当量5-己醇酸NHS酯，DMF/DCM，室温，65％；IV.一锅法两步骤铜催化的链接反应，通过HPLC纯化，80％)。
图5A显示了在被注射化合物18的大鼠在注射后0、80和150min时的血浆中的放射性的HPLC痕迹。图5B显示了在注射后10、30和60min时小鼠的PET/CT显像。
实施例7使用双磺酸基-罗丹明(B)-AMBF3的放射性标记和动物研究。
合成以下化合物(其中磺酸基罗丹明(B)与化合物13缀合)并注射于小鼠。
化合物19
图6A显示了在向小鼠注射后60min时不同器官对罗丹明-化合物10的摄取值。图6B是被注射罗丹明-化合物10的小鼠在注射后60min时的PET/CT图像。
实施例7叶酸-铵基甲基氨基-BF3
合成以下化合物，与叶酸缀合的化合物10。
化合物20
根据如下所示的方法合成化合物20：
实施例8双RGD-rho-AMBF3
本发明的多个实施方式提供与本文所述的正电子发射有机氟硼酸盐化合物缀合的肽类或神经示踪物(neurotracers)。本领域技术人员将理解，本文所述的正电子发射有机氟硼酸盐化合物可与配体(例如肽或神经示踪物)以对感兴趣的生物分子的亲和力和特异性缀合，条件是选择适合的连接物以使得配体对感兴趣的生物分子的亲和力不会被降低不超过100的因子。这样的化合物可作为有用的示踪物。
例如，根据描述于ZhiboLiuetal.MedChemComm20145:171-179andLiuetal.Nucl.Med.andBiology201340:841–849中的方法，BisRGD-rho-AMBF3(化合物21)已被合成。用于缀合的方法可包括使用炔烃或叠氮连接的三取代的铵甲基-BF3或二取代的质子化的铵-甲基-BF3，其通过铜催化的或张力促进的环加成反应与肽相连。本领域技术人员将理解，罗丹明被用于在TLC上筛选各种RBF3，以及用于容易地测量示踪物的比活度，并且也已被特定地用于导向用于心脏显像的示踪物。但是，本领域的技术人员将进一步理解罗丹明可被要被显像的肽或其他配体代替。
化合物21。
图7显示了被注射化合物21的小鼠的PET-CT。
虽然在本文中已经公开了本发明的多个实施方式，在本发明的范围内许多适应和修改可根据本领域技术人员的公知常识作出。这样的修改包括对本发明的任何方面做出的已知的等价替换，以基本相同的方式实现相同的结果。数值范围包括限定该范围的数字。词语‘包含’在此可用作开放式术语，实质上相当于短语‘包括，但不限于’，以及词语‘包含’具有相应含义。如这里使用的，单数形式‘该’等包括复数指示物，除非上下文明确规定。因此，例如，参考‘事物’包括超过一个事物。文中参考文献的引用可以不是承认这样的文献是本发明的现有技术。本说明书中引用的出版物(包括专利和专利申请)在此引入作为参考，虽然分别被阐述，但是如同每个单独的出版物特别地和单独地指出通过引用合并到本文中，视同全文引入。本发明包括全部实施方式和基本上如前所述的和根据实施例和附图的变体。

Claims (62)

1.一种正电子发射化合物或其盐，其中所述化合物具有通式I：
其中：
B是硼；
A是直链或支链的C1–C15烷基基团、直链或支链的C1–C15烯基基团、直链或支链的C1–C15炔基基团或C3–C18非芳香族的环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团、所述C1–C15烯基基团、所述C1–C15炔基基团，以及所述C3–C18非芳香族的环烷基基团各自未被取代的或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中；
A通过碳原子与B相连；
各个Y1独立地选自由R1、18F和19F构成的组中；
n＝1或2；
Y2选自由R2、18F和19F构成的组中；
R1是对于B的氟化的非干扰取代基；
R2是对于B的氟化的非干扰取代基；以及
(Y1)n和Y2中至少一个为18F；
条件是A被选择，以使得通式II：
的酸的Ha的pKa小于或等于约2.8。
2.根据权利要求1所述的正电子发射化合物或盐，其中，当A在所述基团的α位的碳上被具有可解离的质子的基团取代时，所述可解离的质子具有大于约9的pKa，并且在具有可解离的质子的基团上贡献净正电荷。
3.根据权利要求1或2所述的正电子发射化合物或盐，其中，A被选择，以使得通式II的酸的Ha的pKa小于或等于约2.4。
4.根据权利要求1或2所述的正电子发射化合物或盐，其中，A被选择，以使得通式II的酸的Ha的pKa小于或等于约2.0。
5.根据权利要求1或2所述的正电子发射化合物或盐，其中，A被选择，以使得通式II的酸的Ha的pKa小于或等于约1.5。
6.根据权利要求1或2所述的正电子发射化合物或盐，其中，A被选择，以使得通式II的酸的Ha的pKa小于或等于约1.0。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的正电子发射化合物或盐，其中，A被一个或更多个取代基取代，所述取代基独立地选自由F、Cl、Br、I、–N+(C1–15烷基)3、–N+(C2–15烯基)3、–N+(C2–15炔基)3、–N+H(C1–15烷基)2、–N+H(C2–15烯基)2、–N+H(C2–15炔基)2、P+(C1–15烷基)3、P+(C2–15烯基)3、P+(C2–15炔基)3、S+(C1–15烷基)2、S+(C2–15烯基)2、S+(C2–15炔基)2、氧代(即，＝O)、OH、–OC1–15烷基、未取代的或取代的芳香族的C3-C18环烷基、未取代的或取代的非芳香族的C3-C18杂环基团、未取代的或取代的芳香族的C3-C18杂环基团、＝NH、–C1-C15烷基、非芳香族的C3-C18环烷基、–N(C1–15烷基)2、–N(C2–15烯基)2、–N(C2–15炔基)2、-COOH、-NH2、-SH、生物分子以及任选地连接到生物分子上的链接基团构成的组中。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的正电子发射化合物或盐，其中，A被至少一个取代基取代，所述取代基为生物分子或任选地连接到生物分子上的链接基团。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的正电子发射化合物或盐，其中，所述化合物具有通式(IV)：
其中：
Q1是–CR3R4R5、–C≡CR8、或–R10C＝CR11R12；
R3、R4和R5各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22、–NR23R24、NHR23、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连接，各个X相同或不同，且为F、Cl、Br或I；
R15、R16和R17各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–N+R15R16R17的氮原子相连接，或者R15不存在，且R16和R17相连以使–N+R15R16R17形成含带正电的氮的、取代或未取代的杂环基团；
R18、R19和R20各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–P+R18R19R20的磷原子相连接；
R21和R22各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–S+R21R22的硫原子相连接；
R23和R24各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–NR23R24的氮原子相连接；
R8是–N+R25R26R27、–P+R28R29R30、–S+R31R32、–NR33R34、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自被为生物分子的至少一个取代基取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–C≡CR8的碳原子相连接；
R25、R26和R27各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–N+R25R26R27的氮原子相连接，或者R25不存在，且R26和R27相连以使–N+R25R26R27形成含带正电的氮的、未取代或取代的杂环基团；
R28、R29和R30各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–P+R28R29R30的磷原子相连接；
R31和R32各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子均独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–S+R31R32的硫原子相连接；
R33和R34各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–NR33R34的氮原子相连接；
R35是生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自被为生物分子的至少一个取代基取代，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与的碳原子相连接；
R9是–NR38R39、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自被为生物分子的至少一个取代基取代，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与的碳原子相连接；
R38和R39各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–NR38R39的氮原子相连接；
R40是生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自被为生物分子的至少一个取代基取代，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与的碳原子相连接；
R10、R11和R12各自独立为H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R41R42R43、–P+R44R45R46、–S+R47R48、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代或取代的，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与-R10C＝CR11R12的碳原子相连接，各个X相同或不同，且为F、Cl、Br或I；
R41、R42和R43各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代或取代的，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–N+R41R42R43的氮原子相连接，或者R41不存在，且R42和R43相连以使–N+R41R42R43形成含带正电的氮的、取代或未取代的杂环基团；
R44、R45和R46各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代或取代的，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–P+R44R45R46的磷原子相连接；
R47和R48各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–S+R47R48的硫原子相连接；
R3、R4、R5、R8、R9、R10、R11、R12、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23、R24R25、R26、R27、R28、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R35、R38、R39、R40、R41、R42、R43、R44、R45、R46、R47和R48中的至少一个为生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团；以及
B、Y1、n和Y2如权利要求1中所定义，
条件是当Q1是–CR3R4R5时，R3、R4和R5中的至少一个是F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24。
10.权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中Q1是–CR3R4R5、或–R10C＝CR11R12；并且R3、R4、R5、R9、R10、R11和R12各自如权利要求9所定义的。
11.权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中Q1是–CR3R4R5、–C≡CR8或并且R3、R4、R5、R8和R9各自如权利要求9所定义的。
12.权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中Q1是–CR3R4R5或–C≡CR8；并且R3、R4、R5和R8各自如权利要求9所定义的。
13.权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中Q1是–CR3R4R5；并且R3、R4和R5各自如权利要求9所定义的。
14.权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：
Q1是–CR3R4R5；
R3、R4和R5各自如所权利要求9所定义的；
R3、R4和R5中的至少两个独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中的至少一个为–N+R15R16R17、–P+R18R19R20、–S+R21R22或–NR23R24；
R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21，R22、R23和R24各自如权利要求9所定义的；以及
R3、R4、R5、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21、R22、R23和R24中的至少一个为生物分子、任选地与生物分子相连接的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
15.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：
Q1是–CR3R4R5；
R3、R4和R5各自选自H、D、F、Cl、Br、I、CX3、–N+R15R16R17、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自未被取代或被取代，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连接，各个X相同或不同，且为F、Cl、Br或I；
R15、R16和R17各自如权利要求9所定义的；
R3、R4和R5中至少两个独立为F、Cl、Br、I或CX3，或R3、R4和R5中至少一个为–N+R15R16R17；以及
R3、R4、R5、R15、R16和R17中至少一个为生物分子、任选地与生物分子相连接的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
16.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：
Q1是–CR3R4R5；
R3、R4和R5各自选自F、Cl、Br、I、CX3、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团和C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代或取代的，且任选地包括插入到所述基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子均独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连接，各个X相同或不同，且为F、Cl、Br或I；
R3、R4和R5中的两个独立为F、Cl、Br、I或CX3；以及
R3、R4和R5中的一个为生物分子、任选地与生物分子相连接的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
17.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：
Q1是–CR3R4R5；
R3和R4各自独立为F或Cl；
R5为生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自被为生物分子的至少一个取代基取代，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连接。
18.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：
Q1是–CR3R4R5；
R3是–N+R15R16R17；
R4和R5各自独立地选自H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代或取代的，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–CR3R4R5的碳原子相连接；
R15、R16和R17各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自是未取代或取代的，且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与––N+R15R16R17的氮原子相连接，或者R15不存在，并且R16和R17相连以使–N+R15R16R17形成含带正电的氮的、取代或未取代的杂环基团；以及
R4、R5、R15、R16和R17中至少一个为生物分子、任选地与生物分子相连接的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或者形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
19.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：
Q1是–CR3R4R5；
R3是–N+R15R16R17；
R4和R5各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团；
R15、R16和R17各自独立为H、D、生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团或未取代的或取代的直链或支链的C1–C6烷基基团，或R15不存在，并且R16和R17相连以使–N+R15R16R17形成含带正电的氮的、取代或未取代的C4-C6杂环基团；以及
R4、R5、R15、R16和R17中至少一个为生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团或被为生物分子的至少一个取代基取代的基团，或形成被为生物分子的至少一个取代基取代的基团。
20.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中Q1是–C≡CR8；R8如权利要求9所定义的。
21.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：
Q1是–C≡CR8；
R8是生物分子、任选地连接到生物分子上的链接基团、直链或支链的C1–C15烷基基团或C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自被为生物分子的至少一个取代基取代，且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入，所述C1–C15烷基基团和所述C3–C18环烷基基团各自通过碳原子与–C≡CR8的碳原子相连接。
22.根据权利要求9所述的正电子发射化合物或盐，其中：Q1是R9如权利要求8中所定义的。
23.根据权利要求8所述的正电子发射化合物或盐，其中Q1是–R10C＝CR11R12；R10、R11和R12各自如权利要求9中所定义的。
24.根据权利要求1或2所述的正电子发射化合物或盐，其中A是：
25.根据权利要求1-23中任一项所述的正电子发射化合物或盐，其中R1和R2各自独立为直链或支链的C1–C15烷基基团或非芳香族的C3–C18环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团和所述非芳香族的C3–C18环烷基基团各自是未取代的或取代的，且任选地被选自由O、S、N和P构成的组中的至少一个杂原子插入。
26.根据权利要求1-25中任一项所述的正电子发射化合物或盐，其中n是2，各个Y1是F，Y2是F。
27.根据权利要求1-25中任一项所述的正电子发射化合物或盐，其中(Y1)n和Y2中至少一个是18F。
28.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约1000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
29.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约5000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
30.根据权利要求1-26中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约10000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
31.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约15000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
32.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约20000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
33.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约25000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
34.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约50000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
35.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约100000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
36.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约125000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
37.根据权利要求1-27中任一项所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有约150000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。
38.一种制造权利要求1所述的正电子发射化合物或盐的方法，包括使18F源与化合物或其盐接触，其中所述化合物具有通式I：
其中：
B是硼；
A是直链或支链的C1–C15烷基基团、直链或支链的C1–C15烯基基团、直链或支链的C1–C15炔基基团，或C3–C18非芳香族的环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团、所述直链或支链的C1–C15烯基基团、所述直链或支链的C1–C15炔基基团，以及所述C3–C18非芳香族的环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中；
A通过碳原子与B连接；
n＝1或2；
Y1各自独立地选自R1和可被氟取代的离去基团；
Y2选自R2和可被氟取代的离去基团；
当n为2时，(Y1)n和Y2中至少一个为所述离去基团；
R1是对于B的氟化的非干扰取代基；
R2是对于B的氟化的非干扰取代基；以及
条件是A被选择，以使得通式II：
的酸的Ha的pKa小于或等于约2.8。
39.权利要求38所述的方法，其中，当A在所述基团的α位的碳上被具有可解离的质子的基团取代时，所述可解离的质子具有的pKa大于约9，并且在所述具有可解离的质子的基团上贡献净正电荷。
40.权利要求38或39所述的方法，包括：在使所述化合物或其盐与18F源接触之前，基于通式II：的酸的Ha的pKa小于或等于约2.8来选择所述化合物。
41.权利要求38、39或40所述的方法，其中所述18F源是氟化物。
42.权利要求38至41中任一项所述的方法，其中A进一步被生物分子或任选地与生物分子相连的链接基团取代。
43.一种实施PET显像的方法，包括向要进行PET的主体或物体施用显像有效量的根据权利要求1-35中任一项所述的正电子发射化合物或盐。
44.选择在生理学pH条件下抗溶剂解离的氟化脱–18F–氟化脱–18F–氟化的PET显像剂或其前体的方法，所述方法包括：
(i)提供一种或多种化合物或其盐，其中所述化合物具有通式I：
其中：
B是硼；
A是直链或支链的C1–C15烷基基团、直链或支链的C1–C15烯基基团、直链或支链的C1–C15炔基基团，或C3–C18非芳香族的环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团、所述直链或支链的C1–C15烯基基团、所述直链或支链的C1–C15炔基基团和所述C3–C18非芳香族的环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地包括插在基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中；
A通过碳原子与B相连；
Y1各自独立地选自由R1、18F和19F构成的组中；
n＝1或2；
Y2选自由R2、18F和19F构成的组中；
R1是对于B的氟化的非干扰取代基；
R2是对于B的氟化的非干扰取代基；并且
(Y1)n和Y2中至少一个为18F；
条件是A被选择，以使得通式II：
的酸的Ha的pKa小于或等于约2.8；
(ii)评估连接在B上的氟的存在的半衰期；以及
(iii)选择具有约1000分钟或更多的半衰期的一种或多种化合物作为所述显像剂或其前体。
45.权利要求45所述的方法，其中，当A在所述基团的α位的碳上被具有可解离的质子的基团取代时，所述可解离的质子具有的pKa大于约9，并且在所述具有可解离的质子的基团上贡献净正电荷。
46.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约1000分钟或更多。
47.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约5000分钟或更多。
48.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约10000分钟或更多。
49.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约15000分钟或更多。
50.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约20000分钟或更多。
51.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约25000分钟或更多。
52.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约50000分钟或更多。
53.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约100000分钟或更多。
54.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约125000分钟或更多。
55.权利要求44或45所述的方法，其中在生理学pH下的溶剂解离脱18F–氟化半衰期为约150000分钟或更多。
56.权利要求44-55中任一项所述的方法，其中所述氟包括18F。
57.权利要求44-56中任一项所述的方法，其中所述的被选择的一种或多种化合物作为全身PET显像剂或其前体被使用。
58.权利要求1-37中任一项所述的正电子发射化合物或其盐，其作为全身PET显像剂或其前体使用。
59.一种化合物或其盐在含18F的PET显像剂的制造中作为前体的应用，其中所述化合物具有通式I：
其中：
B是硼；
A是直链或支链的C1–C15烷基、直链或支链的C1–C15烯基基团、直链或支链的C1–C15炔基基团，或C3–C18非芳香族的环烷基基团，其中所述C1–C15烷基基团、所述直链或支链的C1–C15烯基基团、所述直链或支链的C1–C15炔基基团，以及所述C3–C18非芳香族的环烷基基团各自是未取代的或取代的，并且任选地包括插入到基团的碳链的两个碳原子之间的至少一个杂原子，其中所述至少一个杂原子各自独立地选自由O、S、N和P构成的组中；
A通过碳原子与B相连；
n＝1或2；
Y1各自独立地选自由R1和可被18F-氟化物取代的离去基团构成的组中；
Y2选自由R2和可被18F-氟化物取代的离去基团构成的组中；
当n为2时，(Y1)n和Y2中的至少一个是所述离去基团；
R1是对于B的氟化的非干扰取代基；
R2是对于B的氟化的非干扰取代基；以及
条件是A被选择，以使得通式II：
的酸的Ha的pKa小于或等于约2.8。
60.权利要求59所述的应用，其中当A在所述基团的α位的碳上被具有可解离的质子的基团取代时，所述可解离的质子具有的pKa大于约9，并且在所述具有可解离的质子的基团上贡献净正电荷。
61.权利要求59或60的应用，其中至少一个离去基团是19F。
62.一种缀合物及其盐，其中所述缀合物包括与如权利要求1至37中任一项所述的正电子发射化合物缀合的肽。
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