CN105377859B

CN105377859B - 作为显像剂的取代的有机氟硼酸盐

Info

Publication number: CN105377859B
Application number: CN201480026000.7A
Authority: CN
Inventors: 戴维·佩兰; 刘志博
Original assignee: University of British Columbia
Current assignee: University of British Columbia
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-03-07
Publication date: 2018-04-17
Anticipated expiration: 2034-03-07
Also published as: WO2014134716A9; US20220062445A1; CA2903281A1; US10556023B2; CA2903281C; EP2964658A4; EP2964658A1; US20160038619A1; EP2964658B1; US20200222563A1; WO2014134716A1; US11207432B2; CN105377859A

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H^aOC(O)A的酸的H^a的pK_a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WO 2005/0077967)。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WO 2009/012596)。

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H^a的pK_a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H^a的pK_a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H^a的pK_a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H^a的pK_a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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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k_B-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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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pk_B-F值(pk_B-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‘C_x-C_y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‘C_x-C_y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H^a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H^a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⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂，S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15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(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15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⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15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(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15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⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15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(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15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(linker regions)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(matrix mettaloprotease)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(glycoforms of proteins)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(Chase Reaction)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⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、–OC_1–15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(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15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⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、–OC_1–15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(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15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WO 2005/077967。

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Molander et al.，J.Org.Chem.2010，75，4304-4306；Lennox et al.JACS，2012，134，7431-7441；Dumas etal.，Organic Letters，2012，14，2138-2141；和Molander et al.，Organic Letters，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，KH^18/19F₂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Means and Feeney Bioconjugate Chemistry1990 1:2-12)。核酸例如DNA和RNA的化学改性被描述于例如Boutourine etal.Bioconjugate Chemistry 1990 1:350-56。糖和低聚糖的化学修饰被描述于例如Woodet al.Bioconjugate Chemistry 1992 3:391-6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.Chromatographic Theory and Basic Principles.1987.Marcel Dekker，或AhujaS.Chromatography and Separation Science.2003.Elsevier Press；Cox，G.B.Preparative Enantioselective Chromatography.2005.Blackwell Publishing；Wall，P.E.Thin-layer chromatography:a modern practical approach 205.RoyalSociety of Chemistry；Sherma，J.and Fried，B.Handbook of Thin-layerchromatography.2003.Marcel Dekker中。

¹⁹F-NMR也可以用于监控脱氟化作用(例如参见Ting et.al.(2008)J.Org.Chem.73:4662-70；Hartwig et.al.(2008)Tetrahedron Letters 49:3152-56；以及，Ting et.al.(2008)Journal of Fluorine Chemistry 129:349-58)。

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pH 3、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3M KHF₂(水溶液)和80μL的4M HCl(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3mL 200mM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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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Ting et al.(2008，J.Org.Chem.73；4662-70；Harwig et al.(2008)TetrahedronLetters 49:3152-56；和Ting et al.(2008)Journal of Fluorine Chemistry 129:349-58中。对于每个时间点，使用300MHz ¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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¹⁹F NMR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pk_B-F＝-log(k_溶剂解离)计算pk_B-F值。除了pk_B-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t_1/2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，pk_B-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Ting et al.(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pk_B-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pk_B-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pk_B-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pk_B-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pk_B-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，CRC Handbook)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Zhibo Liu et al.MedChemComm 2014 5:171-179 and Liu etal.Nucl.Med.and Biology 2013 40:841–849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

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C₂–C₁₅烯基基团、直链或支链的C₂–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C₂–C₁₅烯基基团、所述C₂–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一个或更多个独立地选自由F、Cl、Br、I、–N⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15烷基、未取代的芳香族的C₃-C₁₈环烷基、未取代的非芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、未取代的芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、＝NH、–C₁-C₁₅烷基、非芳香族的C₃-C₁₈环烷基、–N(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15炔基)₂、-COOH、-NH₂和-SH构成的组中的取代基取代，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；

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被一个或更多个选自由F、Cl、Br、I、–N⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15烷基、未取代的芳香族的C₃-C₁₈环烷基、未取代的非芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、未取代的芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、＝NH、–C₁-C₁₅烷基、非芳香族的C₃-C₁₈环烷基、–N(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15炔基)₂、-COOH、-NH₂和-SH构成的组中的取代基取代的，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；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H^a的pK_a小于或等于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H^a的pKa小于或等于2.4。

4.根据权利要求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H^a的pKa小于或等于2.4。

5.根据权利要求1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H^a的pKa小于或等于2.0。

6.根据权利要求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H^a的pKa小于或等于2.0。

7.根据权利要求1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H^a的pK_a小于或等于1.5。

8.根据权利要求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H^a的pK_a小于或等于1.5。

9.根据权利要求1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H^a的pK_a小于或等于1.0。

10.根据权利要求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H^a的pK_a小于或等于1.0。

11.根据权利要求1所述的正电子发射化合物或盐，其中所述化合物是：

12.根据权利要求1-10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，其中若Y²为¹⁹F，则Y¹为¹⁸F，若Y²为¹⁸F，则Y¹为¹⁹F。

13.根据权利要求11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，其中若Y²为¹⁹F，则Y¹为¹⁸F，若Y²为¹⁸F，则Y¹为¹⁹F。

14.根据权利要求1-10、11和13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1000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

15.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有1000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

16.根据权利要求1-10、11和13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5000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

17.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有5000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

18.根据权利要求1-10、11和13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10000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

19.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有10000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

20.根据权利要求1-10、11和13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15000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

21.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有15000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

22.根据权利要求1-10、11和13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20000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

23.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有20000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

24.根据权利要求1-10、11和13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25000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

25.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有25000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

26.根据权利要求1-10、11和13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50000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

27.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有50000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

28.根据权利要求1-10、11和13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100000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

29.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有100000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

30.根据权利要求1-10、11和13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125000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

31.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有125000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

32.根据权利要求1-10、11和13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150000分钟或更多的溶剂解离脱–18F–氟化半衰期。

33.根据权利要求12所述的正电子发射化合物或盐，在生理学pH下具有150000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所述的正电子发射化合物或盐，其中各C₁–C₁₅烷基基团、C₂–C₁₅烯基基团、C₂–C₁₅炔基基团以及C₃–C₁₈非芳香族的环烷基基团均包含在所述基团的碳链的两个碳原子之间插入的杂原子，其中所述杂原子选自由O、S、N和P构成的组。

35.根据权利要求34所述的正电子发射化合物或盐，其中所述杂原子是取代的。

36.根据权利要求35所述的正电子发射化合物或盐，其中所述杂原子是苯基取代的。

37.权利要求36所述的正电子发射化合物或盐，其中所述杂原子是N。

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C₂–C₁₅烯基基团、直链或支链的C₂–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C₂–C₁₅烯基基团、所述直链或支链的C₂–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被一个或更多个独立地选自由F、Cl、Br、I、–N⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15烷基、未取代的芳香族的C₃-C₁₈环烷基、未取代的非芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、未取代的芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、＝NH、–C₁-C₁₅烷基、非芳香族的C₃-C₁₈环烷基、–N(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15炔基)₂、-COOH、-NH₂和-SH构成的组中的取代基取代的，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被一个或更多个独立地选自由F、Cl、Br、I、–N⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15烷基、未取代的芳香族的C₃-C₁₈环烷基、未取代的非芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、未取代的芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、＝NH、–C₁-C₁₅烷基、非芳香族的C₃-C₁₈环烷基、–N(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15炔基)₂、-COOH、-NH₂和-SH构成的组中的取代基取代的，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；以及

条件是A被选择，以使得通式II：

的酸的H^a的pK_a小于或等于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H^a的pK_a小于或等于2.8来选择所述化合物。

41.权利要求38或39所述的方法，其中所述¹⁸F源是氟化物。

42.权利要求40所述的方法，其中所述¹⁸F源是氟化物。

43.选择在生理学pH条件下抗溶剂解离的脱–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C₂–C₁₅烯基基团、直链或支链的C₂–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C₂–C₁₅烯基基团、所述直链或支链的C₂–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被一个或更多个独立地选自由F、Cl、Br、I、–N⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15烷基、未取代的芳香族的C₃-C₁₈环烷基、未取代的非芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、未取代的芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、＝NH、–C₁-C₁₅烷基、非芳香族的C₃-C₁₈环烷基、–N(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15炔基)₂、-COOH、-NH₂和-SH构成的组中的取代基取代的，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被一个或更多个独立地选自由F、Cl、Br、I、–N⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15烷基、未取代的芳香族的C₃-C₁₈环烷基、未取代的非芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、未取代的芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、＝NH、–C₁-C₁₅烷基、非芳香族的C₃-C₁₈环烷基、–N(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15炔基)₂、-COOH、-NH₂和-SH构成的组中的取代基取代的，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；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H^a的pK_a小于或等于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。

44.权利要求43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9，并且在所述具有可解离的质子的基团上贡献净正电荷。

45.权利要求43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1000分钟或更多。

46.权利要求44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1000分钟或更多。

47.权利要求43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5000分钟或更多。

48.权利要求44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5000分钟或更多。

49.权利要求43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10000分钟或更多。

50.权利要求44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10000分钟或更多。

51.权利要求43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15000分钟或更多。

52.权利要求44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15000分钟或更多。

53.权利要求43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20000分钟或更多。

54.权利要求44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15000分钟或更多。

55.权利要求43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25000分钟或更多。

56.权利要求44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25000分钟或更多。

57.权利要求43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50000分钟或更多。

58.权利要求44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50000分钟或更多。

59.权利要求43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100000分钟或更多。

60.权利要求44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100000分钟或更多。

61.权利要求43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125000分钟或更多。

62.权利要求44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125000分钟或更多。

63.权利要求43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150000分钟或更多。

64.权利要求44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150000分钟或更多。

65.权利要求43-64中任一项所述的方法，其中所述氟包括¹⁸F。

66.权利要求43-64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。

67.权利要求65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。

68.权利要求1-37中任一项所述的正电子发射化合物或其盐作为全身PET显像剂或其前体的用途。

69.一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C₂–C₁₅烯基基团、直链或支链的C₂–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C₂–C₁₅烯基基团、所述直链或支链的C₂–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被一个或更多个独立地选自由F、Cl、Br、I、–N⁺(C_1–15烷基)₃、–N⁺(C_2–15烯基)₃、–N⁺(C_2–15炔基)₃、–N⁺H(C_1–15烷基)₂、–N⁺H(C_2–15烯基)₂、–N⁺H(C_2–15炔基)₂、P⁺(C_1–15烷基)₃、P⁺(C_2–15烯基)₃、P⁺(C_2–15炔基)₃、S⁺(C_1–15烷基)₂、S⁺(C_2–15烯基)₂、S⁺(C_2–15炔基)₂、氧代(即，＝O)、OH、–OC_1–15烷基、未取代的芳香族的C₃-C₁₈环烷基、未取代的非芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、未取代的芳香族的C₃-C₁₈杂环基团、＝NH、–C₁-C₁₅烷基、非芳香族的C₃-C₁₈环烷基、–N(C_1–15烷基)₂、–N(C_2–15烯基)₂、–N(C_2–15炔基)₂、-COOH、-NH₂和-SH构成的组中的取代基取代的，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；

条件是A被选择，以使得通式II：

的酸的H^a的pK_a小于或等于2.8。

70.权利要求69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9，并且在所述具有可解离的质子的基团上贡献净正电荷。

71.权利要求69或70的应用，其中至少一个离去基团是19F。

72.一种缀合物及其盐，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。