CN112442019B - 基于点击激活大空间位阻抗聚集淬灭七甲川功能型花菁染料及其制备方法和应用 - Google Patents

基于点击激活大空间位阻抗聚集淬灭七甲川功能型花菁染料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于有机染料技术领域，具体涉及一种抗聚集淬灭(Anti‑ACQ)式I所示七甲川功能性花菁染料及其制备方法和在生物医学成像中的应用。本发明提供的新型七甲川荧光染料通过分子设计可激活产生大空间位阻结构，从而实现响应型Anti‑ACQ效应，有效地避免由于ACQ效应带来的荧光淬灭的问题，在很大程度上解决了传统有机花菁染料的聚集诱导淬灭问题。
Figure DDA0002186658500000011

Description

基于点击激活大空间位阻抗聚集淬灭七甲川功能型花菁染料 及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于有机染料技术领域，具体涉及一种抗聚集淬灭(Anti-ACQ)七甲川功能性花菁染料及其制备方法和在生物医学成像中的应用。
背景技术
随着生物分析技术的发展，荧光分析技术已经成为了无损实时监测的有力工具。其广泛应用于生物学和医学的各个方面，包括生理生化、生物药物、细胞、免疫、遗传等等。通过对荧光信号的检测，可以确定含有如芳香氨基酸、卟啉、叶绿素等天然荧光物质样品的存在、分布及数量。同时，利用一些人工合成的外源性荧光探针，可以实现蛋白质、核酸、生物膜的荧光标记；荧光探针也可以作为指示剂，对金属离子的代谢和体内环境的PH进行监测。近年来，荧光探针的应用得到了进一步的拓展，在基因芯片、免疫分析、肿瘤的早期诊断等方面得到了长足的发展。
为了满足各式各样生物分析应用，不断地研究更加优良的光学性质和生物相容性的荧光探针成为了生物分析技术的核心内容。就目前研究情况来说，使用较多的荧光探针主要是有机小分子类荧光染料，其主要可以分为罗丹明类、荧光素类、BODIPY类和花菁类四个大类。其中罗丹明B、ICG等已经是比较常见的商用染料。但目前商用染料存在的很多问题导致其很难得到好的成像效果，最具有代表性的问题有以下两个：
首先，目前传统有机小分子荧光染料大都存在聚集荧光诱导淬灭(aggregation-caused quenching，ACQ)现象，极大地限制了这些染料在生物医学成像中的应用。直接体现为活体水平的成像信噪比较低。目前针对这一问题，主要存在两种解决方案：其一，由唐本忠院士课题组提出的聚集诱导发光 (aggregation-induced emission，AIE)分子设计思路；对于第一种思路的AIE 分子来讲，聚集诱导发光从根本上解决了聚集诱导淬灭的问题，但是同时也带来了新的难题：第一，目前研究的AIE分子普遍水溶性较差，这直接导致在活体水平上在体循环代谢存在很大的问题，同时有着潜在的生物毒性；第二，目前研究的AIE分子波长均在可见光区域内，极少有AIE分子波长能够到达近红外区。而可见光区域内的成像则极大地受制于生物体自发荧光和由组织引起的光散射的干扰，成像效果也不甚理想。其二，对传统的ACQ分子进行分子结构的改性，利用空间位阻效应，在分子中引入超支化/树枝状的结构，庞大的空间位阻能够有效地阻止分子的π-π堆积，从而解决了在水相中的ACQ问题。但是此类方式会极大地增大分子的尺寸，不利于生物体的排泄。因此，设计开发波长位于近红外区域的抗聚集诱导淬灭的新型荧光探针对生物医学光学成像尤为重要。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种新型原位激活抗聚集淬灭 (Anti-ACQ)的功能化七甲川花菁染料，该类染料可以解决目前的有机小分子荧光染料存在的聚集诱导淬灭现象、在体循环较差等重要问题。同时，解决了七甲川花菁染料在应用于生物医学光学成像时背景信噪比低的问题。
本发明通过如下方式实现：
一种式I所示的化合物：
Figure BDA0002186658480000031
其中，R1为-[(CH2)mO]pR4、C1-6烷基、C3-8环烷基、3-8元杂环基、(CH2)pC6H5或-(C2H4O)m(CH2)pBr，其中R4为H或C1-6烷基；R2为氢、羟基、卤素、硝基、 C6-12芳基、3-12元杂芳基、C6-12芳基氧基，3-12元杂芳基氧基、C1-6烷氧基、 C1-6烷基、-SO3R5；其中R5为H、碱金属或碱土金属离子；
R3为H、C1-6烷基、C1-6烷氧基、C6-12芳基或3-12元杂芳基；
m，n，p相同或不同，彼此独立地选自0-6的整数；
X选自无机阴离子。
根据本发明的实施方案，R1为-[(CH2)mO]pR4；其中，R4为H或C1-3烷基； R2为氢、羟基、卤素、C1-3烷氧基、C1-3烷基、SO3R5；其中R5为H、碱金属离子K或Na；
R3为H、C1-3烷基、C1-3烷氧基、3-12元杂芳基；
m，n，p相同或不同，彼此独立地选自1-5的整数；
X选自卤素离子、PF6 -或TsO-。
根据本发明优选的实施方案，R1为-[(CH2)2O]3CH3；
R2为氢、甲基、SO3 -K+；
R3为H，甲基，甲氧基，
Figure BDA0002186658480000032
R4为H或甲基；
X选自卤素离子、PF6 -或TsO-。
作为实例，式I化合物选自如下化合物CyP-Tz：
Figure BDA0002186658480000041
本发明还提供一种式I所示化合物的制备方法，包括如下步骤：
化合物I-1与化合物I-2反应得到式I所示的化合物，
Figure BDA0002186658480000042
其中，R1、R2、R3、n、X具有如上所述的定义；L选自离去基团。
根据本发明的实施方案，所述反应在对反应体系呈惰性的气体氛围下进行，例如氮气氛围下进行。
根据本发明的实施方案，所述反应使用的溶剂为无水溶剂，优选为无水 DMF。
根据本发明的实施方案，反应的温度为50～120℃。
根据本发明的实施方案，所述方法还包括化合物I-1的制备，包括如下步骤：
化合物I-2与化合物I-3反应得到式I所示的化合物，
Figure BDA0002186658480000051
其中，R1、R2、X、L具有如上所述的定义。
本发明还提供化合物I-1，
Figure BDA0002186658480000052
其中，R1、R2、X、L具有如上所述的定义。
本发明还提供化合物I-1在制备式I化合物中的用途。
本发明还提供式I所示的化合物作为七甲川功能性花菁染料在制备近红外荧光探针中的应用。
根据本发明的实施方案，所述红外荧光探针用于活细胞成像。
有益效果
(1)传统花菁染料随着溶液浓度或者不良溶剂体积分数的增大，分子之间会发生聚集，导致荧光信号淬灭。本发明提供的新型七甲川荧光染料通过分子设计可激活产生大空间位阻结构，从而实现响应型Anti-ACQ效应，有效地避免由于ACQ效应带来的荧光淬灭的问题，在很大程度上解决了传统有机花菁染料的聚集诱导淬灭问题。
(2)在活细胞和活体肿瘤检测中，成像灵敏度取决于信噪比，信噪比的局限极大地限制了对微小病灶的检测。在生物医学成像中，细胞或肿瘤组织对传统花菁染料的摄取量越高，越易发生ACQ丧失信号，严重干扰成像灵敏度，导致低信噪比成像。本发明提供的新型七甲川荧光染料对肿瘤靶分子TCO-RGD 有快速灵敏的响应能力，利用生物正交点击模块反应后(四嗪Tz和环辛烯TCO) 可生成具有空间位阻效应的立体环状结构，增大细胞或目标组织的荧光信号的同时能在较高浓度下避免荧光的自淬灭保证强的荧光信号，从而能够提高生物医学成像信噪比，进一步提高检测灵敏度。
(3)本发明的七甲川花菁染料是一类具有响应特性的新型中位取代的对称七甲川花菁染料。本发明的反应条件温和快速，易于操作。通过合理的分子设计，第一使得染料单体之间的空间位阻变大，阻止了分子堆积，改善了传统有机小分子染料存在的ACQ现象；第二使其与传统的七甲川花菁染料相比，能够实现肿瘤的靶向定位；第三使其对靶标TCO-RGD有较好的响应特性，能够在生物体成像时准确定位肿瘤并且实现荧光的开启，提高成像的信噪比；第四通过杂环N原子引入PEG片段提高了七甲川花菁染料的稳定性以及生物安全性，同时中位N原子取代使得其斯托克斯位移相较传统七甲川花菁染料有明显增加。
此外，本申请的制备方法，具有合成步骤简单，产物易于纯化和产率较高的特点。
因此，与传统的七甲川花菁染料相比，该类菁染料更加适合生物体成像应用。
术语解释和说明
除非另有说明，本申请说明书和权利要求书中记载的基团和术语定义，包括其作为实例的定义、优选地定义、实施例中具体化合物的定义等，可以彼此之间任意组合和结合。这样的组合和结合后的基团定义及化合物结构，应当属于本申请记载的范围。
除非另有说明，本申请中基团的下标一般指该基团的个数。
本申请说明书和权利要求书记载的数值范围，当该数值范围被定义为“整数”时，应当理解为记载了该范围的两个端点以及该范围内的每一个整数。例如，“0～6的整数”应当理解为记载了0、1、2、3、4、5和6的每一个整数。当该数值范围被定义为“数”时，应当理解为记载了该范围的两个端点、该范围内的每一个整数以及该范围内的每一个小数。
术语“卤素”指F、Cl、Br和I。换言之，F、Cl、Br和I在本说明书中可描述为“卤素”。
本发明单独使用或用作后缀或前缀的“C1-6烷基”意指支链和直链饱和脂族烃基，其具有1至6个碳原子(或若提供了碳原子的具体数目，则指该具体数目)的支链和直链饱和脂族烃基。C1-6烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、2-甲基丁基、1-甲基丁基、1-乙基丙基、1,2-二甲基丙基、新戊基、1,1-二甲基丙基、4- 甲基戊基、3-甲基戊基、2-甲基戊基、1-甲基戊基、2-乙基丁基、1-乙基丁基、 3,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、1,1-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、2-乙基己基、3-乙基己基、2-己基癸基等，以及上述基团的全部异构形式。
术语“C1-6烷氧基”指C1-6烷基-O-，其中C1-6烷基具有如上所述的定义。
本发明使用的术语“C3-8环烷基”意指饱和的烃环，其可包括稠合或桥接的多环系统。环烷基在其环结构中优选具有3至8个碳原子。优选地，环烷基在其环结构中具有3、4、5或6个碳原子。例如，“C3-6环烷基”表示例如环丙基、环丁基、环戊基或环己基的基团。
本发明使用的术语“3-8元杂环基”指包含3至8个原子的饱和、不饱和或部分饱和的单环、二环或三环(除非另有说明)，其中1、2、3、4或5个环原子选自氮、硫或氧，除非另有说明，其可通过碳或氮来连接，其中-CH2-基团任选被 -C(O)-代替；及其中除非另有相反说明，环氮原子或环硫原子任选被氧化以形成 N-氧化物或S-氧化物或环氮原子任选被季铵化；其中环中的-NH任选被乙酰基、甲酰基、甲基或甲磺酰基取代；及环任选被一个或多个卤素取代。应该理解的是，当杂环基中S原子和O原子的总数超过1时，这些杂原子不彼此相邻。若所述杂环基为二环或三环。
术语“C6-12芳基”应理解为表示具有6～12个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环。特别是具有6个碳原子的环(“C6芳基”)，例如苯基；或联苯基，或者是具有9个碳原子的环(“C9芳基”)，例如茚满基或茚基，或者是具有10个碳原子的环(“C10芳基”)，例如四氢化萘基、二氢萘基或萘基。
术语“5-12元杂芳基”应理解为包括这样的一价单环、双环或三环芳族环系：其具有5～12个环原子且包含1-5个独立选自N、O和S的杂原子。术语“5-12 元杂芳基”应理解为包括这样的一价单环、双环或三环芳族环系：其具有5、6、 7、8、9、10、11或12个环原子，特别是5或6或9或10个碳原子，且其包含 1-5个，优选1-3个独立选自N、O和S的杂原子并且，另外在每一种情况下可为苯并稠合的。特别地，杂芳基选自噻吩基、呋喃基、吡咯基、噁唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、三唑基、噻二唑基、噻-4H-吡唑基等以及它们的苯并衍生物，例如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、吲唑基、吲哚基、异吲哚基等；或吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基等，以及它们的苯并衍生物，例如喹啉基、喹唑啉基、异喹啉基等；或吖辛因基、吲嗪基、嘌呤基等以及它们的苯并衍生物；或噌啉基、酞嗪基、喹唑啉基、喹喔啉基、萘啶基、蝶啶基、咔唑基、吖啶基、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基等。
C6-12芳基氧基，3-12元杂芳基氧基中C6-12芳基和3-12元杂芳基具有如上所述的定义。
附图说明
图1是本发明实施例母体染料CyBI7P(a)和染料CyP-Tz(b)的质谱图。
图2是本发明实施例提供的染料CyP-Tz的紫外吸收和荧光发射图谱；图中：(a),(b),(c)分别是本发明实施例提供的染料CyP-Tz、CyBI7P、商用七甲川花菁染料ICG的紫外吸收和荧光发射图谱，横坐标为波长(nm)，纵坐标左边为吸收值，右边为荧光强度。
图3是本发明实施例提供的染料CyP-Tz、CyBI7P以及商用七甲川花菁染料 ICG的Anti-ACQ效应对比图。横坐标为浓度(mol/L×10-6)，纵坐标为荧光发射强度。
图4是本发明实施例提供的染料CyP-Tz通过点击激活实现荧光“开关”的示意图。横坐标为波长(nm)，纵坐标为荧光发射强度。
图5是本发明实施例提供的染料CyP-Tz及母体染料CyBI7P用于细胞成像的示意图。
图6是本发明实施例提供的染料CyP-Tz在体成像示意图：为经静脉给予乳腺癌小鼠在48小时内全身近红外成像。
具体实施方式
下文将结合具体实施例对本发明的技术方案做更进一步的详细说明。应当理解，下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明，而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
二乙二醇溴乙基甲醚母体染料CyBI7P的合成路线：
Figure BDA0002186658480000101
1.1二乙二醇溴乙基甲醚苯并吲哚季铵盐的合成：
将0.611g 1,1,2三甲基1[H]苯并吲哚，0.917g二乙二醇-2-溴乙基甲醚溶于 10ml乙腈中，混合物在反应釜中80℃反应36小时，静置冷却后倒入乙醚中洗涤，过滤，甲醇重结晶，得二乙二醇溴乙基甲醚苯并吲哚溴季铵盐0.96g，产率 80％。
1.2缩合剂2-氯-1-甲酰基-3-羟次甲基环己烯的合成：
将18ml POCl3加入17ml干燥的二氯甲烷溶液中混合待用。在250mL圆底烧瓶中依次加入40ml干燥的二氯甲烷和40ml干燥的DMF混合均匀。冰浴条件下，将混匀的POCl3的二氯甲烷溶液加入250ml烧瓶中，再逐滴加入5g环己酮，反应10min后撤去冰浴。将反应体系加热至回流状态，反应3h，倒入冰水中淬灭反应，冰箱内放置过夜的红色固体，过滤，固体用冷丙酮反复洗涤，直至得到淡黄色固体。产品于氮气保护下置于冰箱中待用。
1.3二乙二醇溴乙基甲醚母体染料CyBI7P的合成：
在100ml圆底烧瓶中依次加入上述步骤合成的0.5g二乙二醇溴乙基甲醚苯并吲哚季铵盐和0.3g缩合剂2-氯-1-甲酰基-3-羟次甲基环己烯，加入5ml甲苯溶解，在氮气保护下，80℃加热回流5小时，溶液颜色由蓝紫色逐渐变为绿色，停止反应。待自然冷却后将反应液倒入大量乙醚中，有绿色半固体析出，过滤。得到CyBI7P粗品，用二氯甲烷溶解后柱层析色谱分离(甲醇：二氯甲烷，1/30 v/v)，将得到纯品绿色半固体染料CyBI7P利用石油醚析出，真空干燥过夜后得到蓝绿色染料0.35g。产品结构经高分辨鉴定。计算值：847.4447，测试值： 847.4504。质谱表征结果如图1中(a)所示。
实施例2
具有点击激活的中位取代功能化Anti-ACQ七甲川花菁染料CyP-Tz的合成：
Figure BDA0002186658480000111
实施例1制备的母体染料CyBI7P预先在真空干燥箱中40℃过夜干燥。在 100ml圆底烧瓶中依次加入干燥的0.5g CyBI7P与0.51g Tz，加入15ml无水DMF 溶解。氮气保护80℃下搅拌1.5h后，将反应液倒入冰水中淬灭，过滤析出蓝色固体，柱色谱分离(甲醇：二氯甲烷＝1:50v/v)，浓缩后用石油醚析出固体，真空干燥过夜得到蓝色染料CyP-Tz 0.3g，产率50.92％。产品结构经高分辨鉴定。计算值：1012.5701，测试值：1012.5843。质谱表征结果如图1中(b)所示。
实施例3
具有点击激活的中位取代功能化Anti-ACQ七甲川花菁染料CyP-Tz与母体染料CyBI7P、商用七甲川花菁染料ICG(CAS:3599-32-4)的光谱特性：
用万一之一天平准确称量CyP-Tz固体5mg，溶于1ml二甲基亚砜(DMSO) 中配置母液，浓度为4.58mM；然后取母液稀释在甲醇中得到测试液。利用紫外分光光度计与爱丁堡1000荧光光谱仪测定CyP-Tz的吸收强度与荧光发射强度。用朗伯-比尔定律计算化合物的摩尔吸光系数。计算公式为A＝εcb，式中A代表吸收强度，ε表示摩尔消光系数，c为化合物的浓度(单位为mol/L)，b为石英池的厚度(单位为cm)。测试结果为具有点击激活的中位取代功能化Anti-ACQ七甲川花菁染料CyP-Tz的紫外吸收最高峰在679nm，荧光发射峰在787nm(图2a)；母体染料CyBI7P最高吸收峰在820nm，荧光发射峰在840nm(图2b)；ICG 最高吸收峰在783nm，荧光发射峰在819nm(图2c)。以上实验结果表明，CyP-Tz 与其母体染料CyBI7P和商用七甲川花菁染料ICG相比，紫外吸收和荧光发射峰都发生了一定的蓝移，其中最大紫外吸收峰相比CyBI7P蓝移141nm，荧光发射峰蓝移53nm，这直接表明CyP-Tz具有其他两种染料所不具备的大斯托克斯位移。经过计算，CyP-Tz的斯托克斯位移为108nm，CyBI7P为20nm，ICG为 36nm。同时通过观察吸收峰和发射峰图谱的形状可知，母体染料CyBI7P和ICG 的紫外吸收和荧光发射峰存在镜像对称关系，其紫外吸收最高峰之前均存在H 聚集吸收峰，而引入点击模块之后制备的CyP-Tz图谱中该现象消失，紫外吸收和荧光发射不再具备镜像对称关系，H聚集峰消失。进一步通过浓度梯度实验，得到了三种染料荧光发射强度随浓度的变化曲线(图3)。实验结果表明本发明提供的染料CyP-Tz在通过引入点击模块，在与环辛烯发生点击反应之后，增大了化合物的空间位阻，使得与环辛烯TCO反应后的CyP-Tz-TC染料单体聚集困难，在一定程度上克服了ACQ效应，即具备点击激活的Anti-ACQ效应。
实施例4
具有点击激活的中位取代功能化Anti-ACQ七甲川花菁染料CyP-Tz荧光的点击激活功能。
用万一之一天平准确称量CyP-Tz固体5mg，溶于1ml二甲基亚砜(DMSO) 中配置母液，浓度为4.58mM；然后取母液稀释在甲醇中得到测试液。利用爱丁堡1000荧光光谱仪测定CyP-Tz在进行点击化学前后的荧光发射强度(图4)。结果表明，在点击模块Tz与环辛烯TCO发生点击化学反应之后，CyP-Tz-TCO 相比点击激活前的CyP-Tz，荧光强度发生了明显的增强，增幅达到3倍以上。具有明显的荧光“开关”效果。
实施例5
具有点击激活的中位取代功能化Anti-ACQ七甲川花菁染料CyP-Tz的细胞成像图
细胞系选用好鼠乳腺癌细胞4T1，以含10％胎牛血清的RPMI1640培养基于37℃，5％CO2条件下培养。取对数生长期的细胞，消化离心后接种在共聚焦培养皿中，培养过夜。次日弃去培养基，于培养皿中加入浓度为5μM的CyP-Tz。在37℃，5％CO2条件下孵育30分钟。之后用PBS清洗三次后，用4％的多聚甲醛固定细胞，以浓度为4μg/ml的DAPI复染细胞核5分钟。转到Leica TCS激光共聚焦显微镜进行细胞荧光成像。母体染料CyBI7P采用相同的方式进行细胞荧光成像，检测结果如图5，图5中从左到右分别为母体染料CyBI7P、点击激活前的CyP-Tz以及点击激活后的CyP-Tz-TCO的细胞成像。从上到下分别为 DPAI对细胞核的染色，染料对细胞的荧光染色以及混合图。在母体染料CyBI7P 观察不到荧光信号的时候，CyP-Tz可以观察到荧光信号，而经过环辛烯TCO的点击激活以后，荧光信号强度得到很大程度的增强，可以看到较为明显的荧光信号。结果表明，本发明提供的新型七甲川花菁染料与母体染料CyBI7P相比具有较好的细胞成像效果。
实施例6
具有点击激活的中位取代功能化Anti-ACQ七甲川花菁染料CyP-Tz在体成像示意图。
首先建立乳腺癌荷瘤小鼠模型：细胞选用小鼠乳腺癌细胞4T1，待其生长在对数生长期后，用0.25％胰蛋白酶消化，含10％的胎牛血清的RPMI1640培养基重悬，PBS清洗两次。用PBS溶液制备成单细胞悬液，稀释成细胞密度为 1×107/mL，用无菌胰岛素注射器抽取肿瘤细胞悬液(1×106)接种于小鼠后肢背部外侧皮下，每组3只，待肿瘤长至4mm左右进行小动物荧光成像。
在西安电子科技大学生命科学技术学院分子影像中心自行搭建的系统基础上，在上述建立的乳腺癌裸鼠荷瘤模型上，提前24h注射TCO-RGD[TCO(环辛烯)与多肽RGD通过化学键结合生成的物质]作为靶向分子，之后向实验组和对照组小鼠以0.2mg/kg/mouse通过尾静脉注射CyP-Tz染料到所建立的乳腺癌裸鼠荷瘤模型上，利用2～3％的异氟烷吸入麻醉小鼠，采用小动物光学成像系统对小鼠进行荧光成像，连续观测48小时。通过对小鼠乳腺癌模型的活体成像，乳腺癌小鼠在48小时内全身近红外成像结果如图6所示，实验结果表明本发明提供的新型功能化七甲川花菁染料对肿瘤的靶向性较好，在其他组织中的摄取较少，可以实现对肿瘤的精准成像，信噪比高。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种式I所示的化合物，
Figure FDA0003342715510000011
其中，R1为-[(CH2)mO]pR4，其中R4为H或C1-6烷基；R2为氢、C1-6烷基；
R3为H、C1-6烷基；
n选自0-6的整数；
m选自1-6的整数；
p选自2-6的整数；
X选自卤素离子、PF6 -或TsO-。
2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于，R1为-[(CH2)mO]pR4；其中，R4为H或C1-3烷基；R2为氢、C1-3烷基；；
R3为H、C1-3烷基；
n选自1-5的整数；
m选自1-5的整数；
p选自2-5的整数；
X选自卤素离子。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，R1为-[(CH2)2O]3CH3；
R2为氢、甲基；
R3为H，甲基；
R4为H或甲基；
X选自Br-。
4.根据权利要求1或2所述的化合物，其特征在于，式I化合物选自如下化合物CyP-Tz：
Figure FDA0003342715510000021
5.一种权利要求1-4任一项所述式I所示化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
化合物I-1与化合物I-2反应得到式I所示的化合物，
Figure FDA0003342715510000022
其中，R1、R2、R3、n、X具有权利要求1-4任一项所述的定义；L选自离去基团。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括化合物I-1的制备，包括如下步骤：
化合物I-2与化合物I-3反应得到式I-1所示的化合物，
Figure FDA0003342715510000031
其中，R1、R2、X具有权利要求1-4任一项所述的定义；L选自离去基团。
7.权利要求1-4任一项所述化合物I作为七甲川功能性花菁染料在制备近红外荧光探针中的应用。
8.根据权利要求7所述的用途，其特征在于，所述红外荧光探针用于活细胞成像。
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