CN109111915B - 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 - Google Patents

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 Download PDF

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Abstract

本发明公开了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，荧光染料为Ⅰ～Ⅱ结构式中的任意一种：
Figure DDA0001812137770000011
本发明这种氨基苯并吡喃花菁结构的近红外荧光染料I和II的荧光量子产率高，光稳定性好，荧光发射波谱介于650‑900nm，属于近红外光谱区，可以实现活体水平上的荧光成像分析，同时可增强生物组织样品组织穿透能力、降低光损伤，生物分子自身荧光较弱，可避免生物体系自发荧光干扰而获得较高的信噪比，从而提高了灵敏度。

Description

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
技术领域
本发明属于化学和生物技术领域，具体涉及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。
背景技术
近年来，随着荧光分析检测技术的发展，荧光染料已广泛的应用于生物分子标记、酶分析、环境监测、细胞染色和临床检验诊断等各个领域。开发具有实用价值的各种功能性荧光染料分子已成为当前倍受关注的研究热点。以有机荧光染料为基础的分子荧光探针具有灵敏度高、操作简便、重现性好、膜透性好、原位检测等众多优点。此外，与荧光成像技术相结合，分子荧光探针能方便用于生物体系中目标分子的原位实时无损伤检测，并可用于监控活细胞与活体中生物分子及其生物过程。因此，分子荧光探针日益成为现代生命科学及疾病诊断等领域不可缺少的研究手段。
目前广泛应用的染料主要有香豆素类，荧光素类，罗丹明类及萘酰胺类等，而对于生物样品而言，由于自身的自体荧光和光散射的影响往往会导致严重的背景干扰，从而降低了荧光分析法的灵敏度。相比于可见光区(λem＜650nm)检测而言，近红外荧光光区更占优势。近红外荧光团的激发和发射波长一般位于650～900nm，此区域光子具有较小的辐射能，可减小光对细胞和生物活体样本的损伤。并且，近红外区域的光有较深的组织穿透深度，生物分子自身荧光较弱，可避免生物体系自发荧光干扰而获得较高的信噪比，可以实现活体水平上的高灵敏荧光成像分析，因此近红外荧光染料可以作为一种安全、非侵入性的成像荧光探针广泛应用于生物医学等领域。
花菁染料是现在常用的近红外染料之一，一般都具有摩尔吸光系数高，合成方法简单，荧光量子产率高，光谱范围广及细胞毒性低等优点，已被用于红外激光染料，生物荧光检测分析等方面，是目前市场上检测蛋白质，核苷酸等荧光探针的主要染料，并且吲哚菁绿已被FDA批准应用于临床诊断。然而目前花菁染料存在稳定性较差的缺点，易受各种生物物种进攻导致染料分解，且花菁类染料较难修饰，因而影响了其在应用方面的推广。
发明内容
本发明的目的是提供一种稳定性好、容易修饰的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。
本发明这种氨基苯并吡喃花菁类荧光染料的结构式为Ⅰ～Ⅱ中的任意一种：
Figure BDA0001812137750000021
其中，X为C(CH3)2、O、S、Se中的一种；R1为甲基、羧基、酯基、炔基、磺酸基、苄基中的一种；L为氢、磺酸基中的一种；m为0～20。
本发明这种氨基苯并吡喃花菁类荧光染料的中间体5的合成方法，包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000022
1)将化合物1和乙酸酐置于圆底烧瓶中，加入四氢呋喃溶解后，然后在常温下搅拌反应1～3h，待反应完全后除去反应液中的四氢呋喃，重结晶后得到化合物2；
其中：化合物1、乙酸酐的摩尔比1:(1～3)；化合物1与四氢呋喃的摩尔体积比为1:(4～5)mmol/mL；
2)取步骤1)中的化合物2、邻苯二甲酸酐和三氯化铝置于圆底烧瓶中，冰浴下加入1,1,2,2-四氯乙烷至反应物完全溶解，室温反应0.5～3h后，再将其加热至100～110℃搅拌反应2～6h；反应完毕后，将其冷却至室温，倒入冰水中析出固体，得化合物3；
其中：化合物2、邻苯二甲酸酐和三氯化铝的摩尔比为1:(1～3):(2～5)；化合物2与1,1,2,2-四氯乙烷的摩尔体积比为1:(3～4)mmol/mL；
3)取步骤2)中的化合物3和环己酮置于圆底烧瓶中，冰浴下加入浓硫酸至反应物完全溶解，将其加热至90～100℃搅拌反应3～6h；反应完毕后将其冷却至室温，倒入冰水中加入高氯酸析出固体，得化合物4；
其中，化合物3和环己酮的摩尔比为1:(1～3)；化合物3与浓硫酸的摩尔体积比为1:(0.1～4)mmol/mL；
4)取步骤3)中的化合物4和N,N-二苯甲脒置于圆底烧瓶中，加入乙腈至反应物完全溶解，将其加热至75～85℃搅拌反应1～4h，反应完毕后，通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去反应液中的溶剂，得到中间体5；
其中：化合物4与N,N-二苯甲脒的摩尔比1:(1～3.5)；化合物4与乙腈的摩尔体积比为1:(40～60)mmol/mL。
本发明这种氨基苯并吡喃花菁荧光染料的中间体8的合成方法，包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000031
中间体5与化合物6置于圆底烧瓶中，在乙酸酐溶液中混合，室温搅拌反应1～4h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到中间体8；
其中：中间体5与化合物6的摩尔比为1:(1～4)；中间体5与乙酸酐溶液摩尔体积比为1:(15～25)mmol/mL。
本发明这种氨基苯并吡喃花菁荧光染料的中间体9的合成方法，包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000041
中间体5与化合物7置于圆底烧瓶中，在乙酸酐溶液中混合，室温搅拌反应1～4h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到中间体9；
其中：中间体5与化合物7的摩尔比为1:(1～4)；中间体5与乙酸酐溶液摩尔体积比为1:(15～25)mmol/mL。
本发明这种Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料的合成方法，包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000042
取中间体8溶解在醋酸/浓盐酸混合溶液中，将其加热至100～120℃搅拌反应2～4h，反应完全后，将其冷却到室温，然后将混合物倒进冰水中，碱化后室温搅拌0.5～2h；然后萃取，用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料；
其中，中间体8与混合溶液的摩尔体积比为1:(20～40)mmol/mL；醋酸与浓盐酸的体积比为1:(1～3)。
本发明这种Ⅱ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料的合成方法，包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000051
取中间体9溶解在醋酸/浓盐酸混合溶液中，将其加热至100～120℃搅拌反应2～4h，反应完全后，将其冷却到室温，然后将混合物倒进冰水中，碱化后室温搅拌0.5～2h；然后萃取，用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到Ⅱ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料；
其中，中间体9与混合溶液的摩尔体积比为1:(20～40)mmol/mL；醋酸与浓盐酸的体积比为1:(1～3)。
本发明的这种氨基苯并吡喃花菁荧光探针，包含Ⅲ和Ⅳ两种结构式：
Figure BDA0001812137750000052
本发明这种Ⅲ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针的合成方法，包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000053
将4-硝基苯乙醛酸和HATU置于圆底烧瓶中，在二氯甲烷溶液中混合，加入三乙胺，室温搅拌反应20min～2h后；加入X为C(CH3)2，R1为甲基，L为氢，m为0的Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料，室温搅拌反应1～3h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到III型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料的探针；
其中：4-硝基苯乙醛酸与HATU、三乙胺和Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料的摩尔比为1:(1～3):(1～1.5)(0.5～1.5)；4-硝基苯乙醛酸与二氯甲烷摩尔体积比为1:(40～60)mmol/mL。
本发明这种IV型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针的合成方法，包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000061
1)将叔丁氧羰基-L-亮氨酸和HATU置于圆底烧瓶中，在二氯甲烷溶液中混合，加入三乙胺，室温搅拌反应20min～2h；将X为C(CH3)2，R1为甲基，L为氢，m为0的Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料加入到反应液中，室温搅拌反应3～8h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱得到化合物10；
其中：叔丁氧羰基-L-亮氨酸、HATU、三乙胺和Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料的比例为摩尔比为1:(1～3):(1～1.5)(0.5～1.5)；叔丁氧羰基-L-亮氨酸与二氯甲烷摩尔体积比为1:(40～60)mmol/mL；
2)取化合物10和三氟乙酸置于圆底烧瓶中，在二氯甲烷溶液中混合，室温搅拌反应2～6h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到IV型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料；
其中：化合物10与三氟乙酸的摩尔体积比为1:(15～20)mol/mL；化合物10与二氯甲烷的比例为1:(80～90)mol/mL。
所述的这种氨基苯并吡喃花菁类荧光探针应用于水溶液中过氧化亚硝酰阴离子和亮氨酸氨基肽酶的检测。
本发明氨基苯并吡喃花菁近红外荧光染料和探针的用途：这种氨基苯并吡喃花菁结构的近红外荧光染料I和II的荧光量子产率高，光稳定性好，荧光发射波谱介于650-900nm，属于近红外光谱区，可以实现活体水平上的荧光成像分析，同时可增强生物组织样品组织穿透能力、降低光损伤，生物分子自身荧光较弱，可避免生物体系自发荧光干扰而获得较高的信噪比，从而提高了灵敏度；本发明的氨基苯并吡喃花菁近红外荧光探针III和IV可用于实现细胞及活体水平上药物诱导肝损伤及其药物疗效评价过程中过氧化亚硝酰阴离子和亮氨酸氨基肽酶的高灵敏、高选择性近红外荧光示踪，有望为药物诱导肝损伤检测及其治疗药物疗效评价等应用基础研究领域带来新方法、新突破，也为细胞生物学等生命科学基础研究提供有力工具。
本发明的有益效果：(1)染料和探针合成原料易得，并且产率较高；(2)染料易修饰成各种探针，具有普适性；(3)染料化学稳定性好；(4)本发明实现了水溶液中的过氧化亚硝酰阴离子和亮氨酸氨基肽酶的检测。
附图说明
图1是实施例2制备的I型荧光染料NIR-NH2的质谱图；
图2是实施例2中化合物II型荧光染料Ben-NIR-NH2的质谱图；
图3是实施例3中化合物III型荧光探针的质谱图；
图4是实施例4中化合物IV型荧光探针的质谱图；
图5是实施例5中NIR-NH2在溶液中的紫外可见吸收光谱图和荧光发射光谱图；
图6是实施例6中Ben-NIR-NH2在溶液中的紫外可见吸收光谱图和荧光发射光谱图；
图7是实施例7中化合物NIR-NH2在不同生物物种中的化学稳定性；
图8是实施例8中III随不同量过氧化亚硝酰阴离子的加入荧光谱图的变化情况；
图9是实施例9中IV随不同量亮氨酸氨基肽酶加入的荧光谱图的变化情况。
具体实施方式
实施例1中间体5的制备
中间体5的合成路线如下，具体包括以下步骤：
Figure BDA0001812137750000081
将46mmol化合物1和4.4mL乙酸酐置于圆底烧瓶中，加入200mL四氢呋喃溶解后，然后在常温下搅拌反应2h，待反应完全后除去反应液中的四氢呋喃，重结晶后得到化合物2；
取4mmol化合物2、4mmol邻苯二甲酸酐和10mmol三氯化铝置于圆底烧瓶中，冰浴下加入13mL1,1,2,2-四氯乙烷至反应物完全溶解，室温反应2h，后再将反应加热至100℃搅拌反应12h；反应完毕后，将其冷却至室温，倒入冰水中析出固体，得化合物3；
取1mmol化合物3和2mmol环己酮置于圆底烧瓶中，冰浴下加入3mL浓硫酸至反应物完全溶解，将反应加热至90℃搅拌5h；反应完毕后将其冷却至室温，倒入冰水中加入高氯酸析出固体，得化合物4；
取0.2mmol化合物4和0.2mmol N,N-二苯甲脒置于圆底烧瓶中，加入10mL乙腈至反应物完全溶解，将反应加热至80℃搅拌3h，反应完毕后，通过旋转蒸发仪减压蒸馏除去反应液中的溶剂，得到中间体5。
实施例2Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料NIR-NH2的合成
将0.2mmol中间体5(实施例1制备得到)与0.2mmol X为C(CH3)2，R1为甲基，L为氢，m为0的化合物6-1(结构式如下)置于圆底烧瓶中，在4mL乙酸酐溶液中混合，室温搅拌反应1.5h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到中间体8-1(结构式如下)。
Figure BDA0001812137750000091
将中间体8-1(0.11g,0.2mmol)溶解在6mL醋酸/浓盐酸(1:2,v/v)溶液中，110℃搅拌2h，然后将其冷却到室温，将混合物倒进冰水中，用氢氧化钠溶液碱化，室温搅拌0.5h，然后用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，然后用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱得到43.3mgⅠ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料NIR-NH2，产率为36％。
对本实施例制备的NIR-NH2进行质谱(如图1所示)和核磁分析，其结果如下：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.37(d,J＝12Hz,1H),8.09(d,J＝7.8Hz,1H),7.75(t,J＝7.5Hz,1H),7.64(m,2H),7.45-7.34(m,2H),7.25(m,2H),6.78(s,1H),6.70(s,1H),6.60(d,J＝8.9Hz,1H),6.53(d,J＝8.7Hz,1H),6.12(d,J＝12.0Hz,1H),3.62(s,3H),2.62(s,2H),2.15(s,2H),1.72(8H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ167.5,155.2,154.9,143.6,140.9,133.2,131.2,130.4,129.7,129.2–128.9,128.6,124.7,122.8,115.4,114.8,112.7,111.1,99.4,97.8,48.8,31.5,28.4,26.3,24.2,20.3.MS(ESI)C33H31N2O3 +(M+),found 503.4。
根据质谱和核磁结果，可以得出NIR-NH2结构式如下。
Figure BDA0001812137750000092
实施例3Ⅱ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料Ben-NIR-NH2的合成
将0.2mmol中间体5(实施例1制备得到)与0.2mmol X为C(CH3)2，R1为甲基，L为氢，m为0的化合物7-1(结构式如下)置于圆底烧瓶中，在4mL乙酸酐溶液中混合，室温搅拌反应2h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到中间体9-1(结构式如下)。
Figure BDA0001812137750000101
将中间体9-1(0.138g,0.2mmol)溶解在6mL醋酸/浓盐酸(1:2,v/v)溶液中，110℃搅拌2h。然后将其冷却到室温，将混合物倒进冰水中，用氢氧化钠溶液碱化，室温搅拌0.5h，然后用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，然后用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到33.9mgⅠ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料Ben-NIR-NH2，产率为26％。
对本实施例制备的Ben-NIR-NH2进行质谱分析，其结果如图2所示：MS(ESI)C37H33N2O3 +(M+),found 553.5，从图2的结果进行解谱，其结构如下所示。
Figure BDA0001812137750000102
实施例4Ⅲ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针
将4-硝基苯乙醛酸(19.5mg,0.1mmol)，HATU(38.0mg,0.1mmol)和三乙胺(2μL)加入到圆底烧瓶中，并加入5mL二氯甲烷，氮气保护，室温搅拌20min。然后将实施例2中制备的NIR-NH2(50.3mg,0.1mmol)加入到反应液中，室温搅拌2h。反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到23.4mgⅢ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针，产率为30％。
对本实施例制备的Ⅲ进行核磁和质谱检测(图3)，结果如下：1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ8.76(s,1H),8.52(s,2H),8.13(s,1H),7.79(s,1H),7.67(s,2H),7.45(s,3H),7.31(s,1H),6.73(s,2H),6.61(s,2H),6.23(s,1H),5.74(s,1H),3.69(s,3H),3.17(s,1H),2.64(s,2H),2.24(s,2H),1.74(s,6H),1.21(s,1H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6)δ174.0,167.2,162.3,155.6,155.2,152.2,151.6,143.3,141.9,141.3,140.1,135.8,135.1,133.3,131.2,130.7,129.9,129.8,129.3,129.1,128.5,125.5,122.9,121.2,120.3,115.1,114.8,113.5,111.9,100.7,97.7,55.4,31.9,28.3,26.8,24.0,20.6.HRMS(ESI)C41H34N3O7 +(M+),calculated for 680.2391,found680.2384。
结合核磁和质谱可以得出，Ⅲ的结构式如下。
Figure BDA0001812137750000111
实施例5IV型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针
将叔丁氧羰基-L-亮氨酸(23.1mg,0.1mmol)，HATU(45.6mg,0.12mmol)和三乙胺(20μL)加入到圆底烧瓶中，并加入5mL二氯甲烷，氮气保护，室温搅拌20min。然后将实施例2制备的NIR-NH2(50.3mg,0.1mmol)加入到反应液中，室温搅拌6h，反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱得到27.3mg的化合物10，(产率为33.5％)。
对化合物10进行核磁和质谱测试，其结果如下：1H NMR(400MHz,CD3OD)δ8.82(d,J＝14.4Hz,1H),8.20(s,1H),8.06(d,J＝17.2Hz,1H),7.75(s,1H),7.64(s,2H),7.51(s,2H),7.43(s,1H),7.26(s,2H),6.73(d,J＝7.8Hz,1H),6.50(d,J＝14.9Hz,1H),3.82(s,3H),2.68(s,2H),2.32(s,2H),1.83(s,9H),1.57(s,3H),1.44(s,9H),0.97(s,6H).13C NMR(100MHz,CD3OD)δ178.1,161.3,156.6,152.9,146.6,145.8,142.4,141.9,135.5,133.3-133.1,131.8,130.1-128.7,128.7-128.7,128.7-128.4,127.4-127.0,126.7,124.9,122.2,119.0,116.6,115.0,112.3,105.9,103.7,79.4,50.5,40.7,31.4,29.4,27.4,26.9,24.6,23.4,22.2,20.5,20.0,13.1,7.8.MS(ESI)C44H50N3O6 +(M+),found 716.4。根据核磁和质谱结果，可以得出化合物10的结构式如下。
将化合物10(43mg,0.06mol)和三氟乙酸(1mL)加入到圆底烧瓶中，并加入5mLCH2Cl2；反应液室温搅拌4h，用TLC监控反应，反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到26.2mg IV型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针，产率为61％。
对IV进行核磁和质谱检测，其结果如下：1H NMR(400MHz,CD3OD)δ8.83(d,J＝14.4Hz,1H),8.15(s,1H),8.01(s,1H),7.62(d,J＝7.2Hz,1H),7.55(s,2H),7.51(d,J＝7.3Hz,2H),7.42(d,J＝6.9Hz,1H),7.26(d,J＝7.7Hz,1H),7.16(s,1H),6.95(d,J＝8.3Hz,1H),6.44(d,J＝14.7Hz,1H),3.80(s,3H),2.69(s,2H),2.46(s,2H),1.84(s,6H),1.28(s,6H),1.00(s,6H).13C NMR(100MHz,CD3OD)δ177.2,162.5,153.1,150.0,145.4,142.54,141.6,129.5,128.7,128.6,128.4,127.5,126.5,125.05,122.2,119.7,116.6,115.1,111.9,105.7,102.47,90.4,50.14,42.3,31.1,29.4,27.0,27.0,24.4,23.6,22.1,20.9,20.0.HRMS(ESI)C39H42N3O4 +(M+),calculated for 616.3170,found 616.3174。根据核磁和质谱结果，可以得出的IV结构式如下。
Figure BDA0001812137750000121
实施例6紫外-可见光吸收光谱和荧光发射光谱的测定
分别测试实施例2中所制备的NIR-NH2荧光染料和实施例3中的所制备的Ben-NIR-NH2荧光染料的紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱：(紫外-可见吸收光谱所用仪器为岛津UV-1800分光光度计，荧光发射光谱所用仪器为日立F4600荧光光谱仪)
将实施例2中所制备的NIR-NH2荧光染料配制成乙醇母液，浓度为500μM；将实施例3中所制备的Ben-NIR-NH2荧光染料配制成二氯甲烷母液，浓度为500μM。分别取出30μL上述母液加入到3mL的离心管当中。
通过测试得NIR-NH2的紫外-可见吸收光谱(如图5所示)，其最大吸收波长为627/678nm；然后以其最大吸收波长为激发波长，测量其荧光发射光谱图，(如图5所示)最大发射波长为708nm。本发明中氨基苯并吡喃花菁近红外荧光染料NIR-NH2的吸收和荧光发射波长可以被精确调控，其荧光发射波长范围可达近红外区域(650～900nm)。
通过测试得Ben-NIR-NH2紫外-可见吸收光谱(如图6所示)，其最大吸收波长为656/709nm；然后以其最大吸收波长为激发波长，测量其荧光发射光谱图，(如图6所示)最大发射波长为736nm。本发明中氨基苯并吡喃花菁近红外荧光染料Ben-NIR-NH2的吸收和荧光发射波长可以被精确调控，其荧光发射波长范围可达近红外区域(650～900nm)。
实施例7不同生物物种中的化学稳定性测试
从实施例2中荧光染料NIR-NH2母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，分别加入不同的生物物种，比如一氧化氮、超氧阴离子、双氧水、硫化氢、过硫化氢、亚硫酸根离子、过氧化亚硝酰阴离子，测试其化学稳定性。由图7可知，加入各种不同的生物物种，包括活性氮、活性氧、硫醇等，测试液荧光强度几乎没有变化。实验结果说明染料NIR-NH2具有良好的化学稳定性。
实施例8:探针III与不同浓度过氧化亚硝酰阴离子反应的荧光光谱变化
取实施例4制备的探针III溶于乙醇中，制成浓度为500μM的探针母液。从探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，配置成探针浓度为5μmol/L，含20％乙醇的测试溶液。加入不同当量(0-3eq)的过氧化亚硝酰阴离子母液(所述当量是指过氧化亚硝酰阴离子母液中过氧化亚硝酰阴离子的物质的量相对于探针母液中探针的物质的量的倍数)，用荧光光谱仪测试探针与不同当量过氧化亚硝酰阴离子反应液的荧光光谱变化(激发波长为660nm)，荧光光谱变化情况如图8。由图可见，随着过氧化亚硝酰阴离子加入当量的逐渐增加，探针III溶液在706nm处的荧光峰值逐渐增强。实验结果说明探针III可以通过荧光光谱仪灵敏检测水溶液中的过氧化亚硝酰阴离子。
实施例9:探针IV与不同浓度亮氨酸氨基肽酶反应的荧光光谱变化
取实施例5制备的探针IV溶于乙醇中，制成浓度为500μM的探针母液。从探针母液中取出30μL加入到3mL的离心管当中，配置成探针浓度为5μmol/L的测试溶液。加入不同当量(0-100U/L)的亮氨酸氨基肽酶母液，用荧光光谱仪测试探针与不同浓度亮氨酸氨基肽酶反应液的荧光光谱变化(激发波长为660nm)，荧光光谱变化情况如图9。由图可见，随着亮氨酸氨基肽酶加入浓度的逐渐增加，探针IV溶液在703nm处的荧光峰值逐渐增强。实验结果说明探针IV可以通过荧光光谱仪灵敏检测水溶液中的亮氨酸氨基肽酶。

Claims (6)

1.一种氨基苯并吡喃花菁类荧光探针，其特征在于，其结构式如式Ⅲ所示，
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
2.一种氨基苯并吡喃花菁类荧光探针，其特征在于，其结构式如式Ⅳ所示：
Figure 584942DEST_PATH_IMAGE002
。
3.根据权利要求1所述的氨基苯并吡喃花菁类荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
将4-硝基苯乙醛酸和HATU置于圆底烧瓶中，在二氯甲烷溶液中混合，加入三乙胺，室温搅拌反应20min~2h后；加入X为C(CH3)2，R1为甲基，L为氢，m为0的Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料，室温搅拌反应1~3h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到III型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针；
其中：4-硝基苯乙醛酸与HATU、三乙胺和Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料的摩尔比为1:(1~3):(1~1.5)(0.5~1.5)；4-硝基苯乙醛酸与二氯甲烷摩尔体积比为1:(40~60)mmol/mL。
4.根据权利要求2所述的氨基苯并吡喃花菁类荧光探针的制备方法，包括以下步骤：
Figure 502082DEST_PATH_IMAGE004
1）将叔丁氧羰基-L-亮氨酸和HATU置于圆底烧瓶中，在二氯甲烷溶液中混合，加入三乙胺，室温搅拌反应20min~2h；将X为C(CH3)2，R1为甲基，L为氢，m为0的Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料加入到反应液中，室温搅拌反应3~8h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱得到化合物10；
其中：叔丁氧羰基-L-亮氨酸、HATU、三乙胺和Ⅰ型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光染料的比例为摩尔比为1:(1~3):(1~1.5)(0.5~1.5)；叔丁氧羰基-L-亮氨酸与二氯甲烷摩尔体积比为1:(40~60) mmol/mL；
2）取化合物10和三氟乙酸置于圆底烧瓶中，在二氯甲烷溶液中混合，室温搅拌反应2~6h；反应完全后，反应液用旋转蒸发仪在减压条件下旋干，并用硅胶柱提纯过柱，得到IV型结构式的氨基苯并吡喃花菁荧光探针；
其中：化合物10与三氟乙酸的摩尔体积比为1:(15~20) mol/mL；化合物10与二氯甲烷的比例为1:(80~90)mol/mL。
5.根据权利要求1中所述的氨基苯并吡喃花菁类荧光探针在检测水溶液中过氧化亚硝酰阴离子的应用。
6.根据权利要求2中所述的氨基苯并吡喃花菁类荧光探针在检测亮氨酸氨基肽酶中的应用。
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CN110423487B (zh) * 2019-08-01 2021-01-22 湖南大学 一种Rhodol衍生物染料及其应用
CN110642848B (zh) * 2019-09-17 2021-05-07 宿迁艾瑞斯生物科技有限公司 可见光与近红外荧光染料的合成与其应用
CN110746410B (zh) * 2019-09-26 2021-04-20 湖南大学 一种亮氨酸氨肽酶和单胺氧化酶激活的近红外荧光探针、合成方法及生物应用
CN110862819B (zh) * 2019-11-14 2022-03-18 南通大学 基于近红外荧光染料的pH荧光探针及其制备方法和应用
CN111362900A (zh) * 2020-02-12 2020-07-03 曲阜师范大学 响应onoo-的比率型小分子荧光探针及其制备方法和应用
CN111303111B (zh) * 2020-03-23 2023-01-10 华东理工大学 一类黄菁近红外二区染料、制备方法及荧光成像应用
CN111533775B (zh) * 2020-06-01 2022-02-25 绍兴文理学院 一种比率型亮氨酸氨基肽酶荧光探针及其制备方法和其在肝肿瘤细胞靶向成像中的应用
CN111849196B (zh) * 2020-08-21 2022-03-22 湖南大学 一种近红外二区染料及其合成方法
CN114380808B (zh) * 2021-12-21 2023-10-27 深圳大学 用于中性粒细胞弹性蛋白酶双模态成像检测的分子探针及制备方法与应用
CN114315611A (zh) * 2021-12-28 2022-04-12 棓诺(苏州)新材料有限公司 5-氨基-2,4-二溴苯酚的合成方法
CN114591632B (zh) * 2022-01-23 2023-05-23 大连理工大学 一类氮杂吲哚-半花菁染料、其合成方法及应用

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