CN106699778B - 一种近红外荧光染料的制备方法及其应用 - Google Patents

一种近红外荧光染料的制备方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106699778B
CN106699778B CN201611202766.3A CN201611202766A CN106699778B CN 106699778 B CN106699778 B CN 106699778B CN 201611202766 A CN201611202766 A CN 201611202766A CN 106699778 B CN106699778 B CN 106699778B
Authority
CN
China
Prior art keywords
near infrared
fluorescent dye
infrared fluorescent
preparation
hypochlorous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201611202766.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106699778A (zh
Inventor
曾宪顺
黄昆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin University of Technology
Original Assignee
Tianjin University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin University of Technology filed Critical Tianjin University of Technology
Priority to CN201611202766.3A priority Critical patent/CN106699778B/zh
Publication of CN106699778A publication Critical patent/CN106699778A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106699778B publication Critical patent/CN106699778B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D513/00—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00
    • C07D513/02—Heterocyclic compounds containing in the condensed system at least one hetero ring having nitrogen and sulfur atoms as the only ring hetero atoms, not provided for in groups C07D463/00, C07D477/00 or C07D499/00 - C07D507/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D513/04—Ortho-condensed systems
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B21/00—Thiazine dyes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6428—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes"
    • G01N21/643—Measuring fluorescence of fluorescent products of reactions or of fluorochrome labelled reactive substances, e.g. measuring quenching effects, using measuring "optrodes" non-biological material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By The Use Of Chemical Reactions (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

一种近红外荧光染料的制备方法，所述近红外荧光染料的结构式如下所示：所制备的近红外荧光染料作为分子荧光探针用于次氯酸的检测。本发明的优点和有益效果是：该染料在一定的环境下，可实现对次氯酸的高选择、高灵敏性、原位、实时响应，且检测限可达到10‑8M的数量级；其制备方法简单易行、成本低；利用该染料为光学信号报告基团设计了可作为检测次氯酸的分子荧光探针；同时，该染料还可作为平台，设计出对各种分子或离子识别的探针。

Description

一种近红外荧光染料的制备方法及其应用
技术领域
本发明属于荧光传感检测技术领域，涉及一种近红外荧光染料的制备方法及其应用。
背景技术
荧光分析技术作为现代分析化学中的一种重要方法，它常利用荧光分子探针作为光学信号报告基团，利用非生命物质对一个或多个体系中变化的目标分析物进行相应分析。荧光探针以其高灵敏性、高选择性、操作简便、实时原位和可用于生物成像引起了人们的广泛关注。随着激光、照像、图像处理等技术的发展，基于荧光探针的细胞荧光成像方法使我们能够观察到细胞及亚细胞层次的生物组织状态变化,并使得该方法在生物、临床诊断等领域具有很大的应用前景。
近年来，众多能对细胞内活性氧化物种特异性响应的探针设计的得到了发展和应用。其中，次氯酸探针具有重要的生物学意义和医学价值。次氯酸是生物体内重要的活性氧化物之一，在人体免疫功能中扮演重要较色。但过量的次氯酸则会引起氧化应激,导致如炎症性疾病、动脉粥样硬化、心血管疾病、癌症和肾脏疾病等诸多疾病。基于次氯酸在生物学上的重要性,监测生命系统中次氯酸浓度的变化,研究活细胞中次氯酸的动态分布等，显得尤为重要。因此，设计检测次氯酸的探针对于检测生物体内的微环境的变化具有重要的意义。
近年来发展了以罗丹明、荧光素、BODIPY、香豆素、1,8-萘二甲酰酸酐、菁类等作为荧光发光骨架，拥有各种发射波长、不同功能的众多探针。目前很多荧光探针的光信号报告基团仅仅是对原有传统荧光团的简单修饰、衍生化，使得荧光探针光学信号基团可选材料少、近红外发射荧光染料偏少等不足。相较于可见或紫外光，近红外荧光成像具有对生物样品破坏小，组织穿透力强，可有效避免生物分子的自发荧光等优点。遗憾的是，目前除花菁等极少数染料外，其余染料其最大吸收和发射波长均处于紫外-可见区域，不能达到深红或者近红外区域，因此不能很好的满足生物分子检测中对探针波长的要求。而花菁染料又存在量子效率不高、结构以及光学信号不稳定的缺陷，从而限制了其在生物分子检测中的应用。考虑到罗丹明及其衍生物独有的可控荧光信号行为及吩噻嗪类衍生物较好的发光性能却较少用于荧光探针设计，因此，通过开发结合罗丹明类似物和吩噻嗪荧光团优点的新型染料并有望拓展其吸收和发射波长达到近红外发射区域。此外，期望此新型染料自身或通过修饰能对次氯酸实现选择性响应从而可以应用于生物体系中的次氯酸荧光成像检测，进而丰富和拓展生物体内小分子检测和活体荧光成像检测工具，这将具有非常重要的科学意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的在于针对上述存在问题，提供一种近红外荧光染料的制备方法及其应用，通过化学反应融合两种不同荧光团从而拓展了共轭体系的长度，制备了新型近红外荧光染料并实现了对次氯酸的检测。
本发明的技术方案：
一种近红外荧光染料的制备方法，所述近红外荧光染料的结构式如下所示：
制备步骤如下：
1)将2-(2,4-二羟基苯甲酰)苯甲酸和2-甲氧基吩噻嗪混合，氮气氛围下在甲磺酸中加热搅拌，加热温度为50℃，反应时间为24h，冷却至室温后得到溶液；
2)将上述溶液中加水，然后用碳酸氢化钠中和至pH为7，用二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，得到中间产物；
3)将上述中间产物溶于甲醇中，加入浓度为98wt％的浓硫酸进行回流搅拌，然后在温度为90℃下反应24h，冷却至室温后，减压蒸出甲醇至达溶液总体积的2/3，得到反应液；
4)将上述反应液加入水中，用碳酸氢化钠中和至pH为7，二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，用体积比为20:1的二氯甲烷-甲醇混合液作为洗脱剂柱层析，得到目标产物。
所述步骤1)中2-(2,4-二羟基苯甲酰)苯甲酸与2-甲氧基吩噻嗪的摩尔比为1:1，二者的总重量与溶剂甲磺酸的重量比为1:2-4。
所述步骤2)中水与溶液的体积比为15-10:1。
所述步骤3)中2-(2,4-二羟基苯甲酰)苯甲酸、甲醇与浓硫酸的重量比为1:6-20:1-5。
所述步骤4)中水与所述3)中反应液的体积比为4-1:1。
一种所制备的近红外荧光染料的应用，作为分子荧光探针用于次氯酸的检测。
该染料是一个含五元稠环的刚性共轭体系，其光学信号的释放易于通过化学修饰控制。调控整个分子结构共轭程度的大小可控制近红外区域的荧光发射开启状态。该染料在水或大部分常用溶剂中只在近红外发射区域(650nm)具有较强的发射。探针能与次氯酸发生反应，引起光谱的明显变化过程，实现对次氯酸的检测。
本发明的优点和有益效果是：
该染料在一定的环境下，可实现对次氯酸的高选择、高灵敏性、原位、实时响应，且检测限可达到10-8M的数量级；其制备方法简单易行、成本低；利用该染料为光学信号报告基团设计了可作为检测次氯酸的分子荧光探针；同时，该染料还可作为平台，设计出对各种分子或离子识别的探针。
附图说明
图1为化合物与不同浓度次氯酸作用的荧光发射强度变化。
具体实施方式
实施例：
一种近红外荧光染料的制备方法，所述近红外荧光染料的结构式如下所示：
制备步骤如下：
1)将2.62g 2-(2,4-二羟基苯甲酰)苯甲酸(10mmol)和2.29g2-甲氧基吩噻嗪(10mmol)混合，氮气氛围下在12g甲磺酸中加热搅拌，加热温度为50℃，反应时间24h，冷却至室温得到溶液；
2)将上述溶液中加水，水与溶液的体积比为15-10:1，然后用碳酸氢化钠中和至pH为7，用二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，得到中间产物；
3)将上述中间产物溶于30mL甲醇中，加入3mL、浓度为98wt％的浓硫酸进行回流搅拌，然后在温度为90℃下反应24h，冷却至室温后，减压蒸出甲醇至达溶液总体积的2/3，得到反应液；
4)将上述反应液加入60mL水中，用碳酸氢化钠中和至pH为7，二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，用体积比为20:1的二氯甲烷-甲醇混合液作为洗脱剂柱层析，得到目标产物紫黑色固体。
产率:42.7％.熔点:264-266℃.1H NMR(400MHz,CD3OD)δ(ppm)8.35(dd,J＝7.6,1.1Hz,1H),7.89(td,J＝7.4,1.3Hz,1H),7.83(td,J＝7.8,1.3Hz,1H),7.43(dd,J＝7.2,1.0Hz,1H),7.12-7.07(m,2H),7.00(d,J＝2.0Hz,1H),6.96(td,J＝7.6,1.0Hz,1H),6.92-6.89(m,2H),6.85-6.83(m,2H),6.65(s,1H),3.68(s,3H).13C NMR(75MHz,CDCl3and 10％CD3OD):132.94,131.05,130.86,130.41,130.15,127.89,125.82,125.27,123.02,121.65,121.33,117.52,117.03,102.98,98.83,52.43.
所制备的近红外荧光染料作为分子荧光探针用于次氯酸的检测，方法是：利用制备的近红外荧光染料制成5×10-3M的溶液，取200μL上述溶液到100mL容量瓶中，用乙醇与水混合溶液稀释为5×10-6M的溶液，进行次氯酸的检测。
采用545nm的激发波长激发测定其荧光发射光谱。表1为化合物在不同溶剂中的紫外吸收和发射数据。
表1
Φf指量子产率，以甲酚紫在乙醇中的量子产率作为标准:Φf＝0.56.
然后用染料加入次氯酸后的混合溶液在580nm左右和710nm左右的荧光发射强度比值变化对[ClO]浓度作图而得到标准工作曲线，其中比值为探针与次氯酸作用过程中的荧光发射强度的比值变化。
图1为化合物与不同浓度次氯酸作用的荧光发射强度变化。图中标明：主体在(5μM)在体积比为1:1的乙醇:PBS混合溶液中加入不同浓度的次氯酸得到的荧光发射强度呈现长波减弱，短波增强的变化。插图为580nm和710nm处荧光发射强度比值的变化与次氯酸浓度变化的标准工作曲线，线性关系达到0.99446，并利用此曲线求得该探针对次氯酸的检测限为5.9×10-8mol/L。

Claims (6)

1.一种近红外荧光染料的制备方法，其特征在于所述近红外荧光染料的结构式如下所示：
制备步骤如下：
1)将2-(2,4-二羟基苯甲酰)苯甲酸和2-甲氧基吩噻嗪混合，氮气氛围下在甲磺酸中加热搅拌，加热温度为50℃，反应时间为24h，冷却至室温后得到溶液；
2)将上述溶液中加水，然后用碳酸氢化钠中和至pH为7，用二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，得到中间产物；
3)将上述中间产物溶于甲醇中，加入浓度为98wt％的浓硫酸进行回流搅拌，然后在温度为90℃下反应24h，冷却至室温后，减压蒸出甲醇至达溶液总体积的2/3，得到反应液；
4)将上述反应液加入水中，用碳酸氢化钠中和至pH为7，二氯甲烷萃取，收集有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤，减压蒸出溶剂，用体积比为20:1的二氯甲烷-甲醇混合液作为洗脱剂柱层析，得到目标产物。
2.根据权利要求1所述近红外荧光染料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中2-(2,4-二羟基苯甲酰)苯甲酸与2-甲氧基吩噻嗪的摩尔比为1:1，二者的总重量与溶剂甲磺酸的重量比为1:2-4。
3.根据权利要求1所述近红外荧光染料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中水与溶液的体积比为15-10:1。
4.根据权利要求1所述近红外荧光染料的制备方法，其特征在于：所述步骤3)中2-(2,4-二羟基苯甲酰)苯甲酸、甲醇与浓硫酸的重量比为1:6-20:1-5。
5.根据权利要求1所述近红外荧光染料的制备方法，其特征在于：所述步骤4)中水与反应液的体积比为4-1:1。
6.一种权利要求1所制备的近红外荧光染料的应用，其特征在于：作为分子荧光探针用于次氯酸的检测。
CN201611202766.3A 2016-12-23 2016-12-23 一种近红外荧光染料的制备方法及其应用 Expired - Fee Related CN106699778B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611202766.3A CN106699778B (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种近红外荧光染料的制备方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611202766.3A CN106699778B (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种近红外荧光染料的制备方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106699778A CN106699778A (zh) 2017-05-24
CN106699778B true CN106699778B (zh) 2018-10-30

Family

ID=58903040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611202766.3A Expired - Fee Related CN106699778B (zh) 2016-12-23 2016-12-23 一种近红外荧光染料的制备方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106699778B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169197B (zh) * 2017-12-19 2021-01-22 河南农业大学 一种近红外检测次氯酸根的方法
CN115232152B (zh) * 2022-05-23 2023-06-23 中国人民解放军空军军医大学 检测次氯酸的荧光探针及其制备方法和应用

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104710976A (zh) * 2015-01-06 2015-06-17 南京工业大学 次氯酸根离子荧光探针、制备方法及其应用
CN104830314A (zh) * 2015-04-29 2015-08-12 西北大学 呋喃、噻吩基荧光素型OCl-荧光探针及其制备方法与应用

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104710976A (zh) * 2015-01-06 2015-06-17 南京工业大学 次氯酸根离子荧光探针、制备方法及其应用
CN104830314A (zh) * 2015-04-29 2015-08-12 西北大学 呋喃、噻吩基荧光素型OCl-荧光探针及其制备方法与应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
基于光诱导电子转移机制的次氯酸荧光探针的设计合成及性能研究;梁丽娟等;《全国第十八届大环化学暨第十届超分子化学学术讨论会》;20160825;第294页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN106699778A (zh) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107089937B (zh) 线粒体靶向测定粘度的荧光探针及其制备方法和应用
CN109111915A (zh) 一种氨基苯并吡喃花菁类荧光染料和探针及其合成方法与应用
CN106084873B (zh) 一种高效近红外荧光材料及其生物应用
CN103342697B (zh) 一种用于检测次氯酸的双功能近红外荧光分子探针及其制备方法
CN103214875B (zh) 一类以荧光素类似物为母体的荧光染料的合成和应用
CN106947467B (zh) 一种检测精氨酸的上转换发光纳米传感材料及在精氨酸检测中的应用
CN106699778B (zh) 一种近红外荧光染料的制备方法及其应用
CN110256218A (zh) 一种聚集诱导发光染料分子及其合成方法
CN111116539B (zh) 一种双重响应癌细胞内溶酶体粘度和pH的荧光探针、制备方法和应用
CN109722059A (zh) 基于嘌呤骨架的免洗类聚集诱导型细胞膜靶向染色试剂及其制备方法和用途
CN106634968A (zh) 一种线粒体靶向的粘度荧光探针及其制备方法和应用
CN106995451B (zh) 一种反应型半胱氨酸探针及其制备方法
Kwon et al. Indolizino [3, 2-c] quinolines as environment-sensitive fluorescent light-up probes for targeted live cell imaging
CN107903257A (zh) 一种基于花菁可视有机分子荧光探针及其制备方法
CN108774226B (zh) 一种用于检测银离子的荧光探针及其制备方法与应用
CN107383067B (zh) 一种具有大斯托克斯位移的近红外发射氧杂蒽荧光染料制备方法
CN105400228A (zh) 一种融合荧光素和罗丹明结构光学信号可控的深红氧杂蒽染料的制备方法
CN111303111B (zh) 一类黄菁近红外二区染料、制备方法及荧光成像应用
Zhu et al. Near-infrared pH probes based on phenoxazinium connecting with nitrophenyl and pyridinyl groups
CN108191880B (zh) 一种具有咔唑-罗丹明杂化结构的荧光染料制备方法和应用
CN105223171A (zh) 一种近红外磷光铱配合物的合成及其荧光检测成像应用
CN104927836B (zh) 一种对环境极性敏感的近红外荧光探针及其合成方法和应用
CN102617554B (zh) 一类以萘为母体的双光子荧光探针、其制备方法及应用
CN115850994B (zh) 一种耐酸碱型近红外荧光染料及其制备方法和应用
CN107056827A (zh) 一种基于bodipy类单线态氧荧光探针

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20181030

Termination date: 20191223

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee