CN116217576A - 一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子及其制备方法和应用。本发明中的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子以嘌呤为核心分子骨架，通过引入供电子性的二甲胺基和吸电子性有机阳离子盐型取代基构建分子内“推‑拉”电子体系，同时通过烯烃桥联的方式连接供、吸电子基团部分，实现分子内共轭电子体系拓展；并且本发明中基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子具有分子结构简单、灵活多变的特点，且目标分子的合成路线相对简洁，反应条件温和等优势。
Description
技术领域
本发明涉及有机化学和化学生物学技术领域，具体涉及一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子及其制备方法和应用。
背景技术
嘌呤是一种含氮的杂环化合物，由嘧啶和咪唑组成。嘌呤衍生物在自然界中广泛存在，尤其是一些衍生物在生物体中还作为信号分子参与多种生命活动过程。因此，对嘌呤及其衍生物的研究一直以来备受研究人员的关注。
受到嘌呤分子特殊的结构特点和功能性的启发，人们早期对于嘌呤衍生物的设计主要集中在基于嘌呤结构开发出具有抗病毒活性、抗肿瘤活性等针对多种类型疾病治疗的药物。
但是，进一步研究表明，嘌呤还具有平面共轭特点的分子结构、可功能化修饰位点多等特点，由此被认为有望作为一种新型荧光分子骨架的潜力。同时，一些实验结构证实了嘌呤分子具有一定的光致发光特性，但不能忽视的是，其荧光发射波长主要集中于蓝紫光区域。这使其在荧光成像等领域的应用中容易受到周围环境中背景荧光的干扰，从而影响嘌呤分子的成像效果。
针对于嘌呤分子在荧光波长方面的不足，研究者们尝试从分子设计入手调节嘌呤分子的光学性质。而从目前的研究结果来看，一方面是大部分嘌呤荧光衍生物的发射波长处于蓝绿光范围，而具有近红外荧光发射特点的嘌呤衍生物种类很少，且分子结构相对复杂；另一方面相比于经典的罗丹明、香豆素等荧光骨架，可应用于生物成像中的嘌呤荧光衍生物的种类相对较少，其成像能力有待与进一步挖掘。
由此可见，亟需设计并开发新型嘌呤荧光衍生物弥补嘌呤在光学性质和应用能力方面的不足。
发明内容
为了解决现有嘌呤荧光衍生物在光学性质和应用能力方面的不足的问题，本发明的目的之一是提供一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子，近红外发射荧光分子结构如式(Ⅰ)所示：
其中，R为
本发明的目的之二是提供一种近红外发射荧光分子的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、将2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入含有碳酸钾的溶剂Ⅰ中，然后加入二甲胺溶液进行取代反应制得化合物1；
步骤2、将三氯氧膦加入于预冷后的溶剂Ⅱ中，然后缓慢加入含有化合物1的溶剂Ⅳ进行取代反应制得化合物2；
步骤3、将化合物2和反应物溶解于溶剂Ⅲ中，然后加入哌啶或吡啶，在室温至80℃的条件下反应6～10h制得近红外发射荧光分子。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步，步骤1二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为37～42％；步骤1中2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤与碳酸钾的摩尔比为(8.0～9.0):(25～27)；步骤1中每1mmol的2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入0.45～0.5 mL的二甲胺溶液；步骤1中在冰浴的条件下加入二甲胺溶液；步骤1中取代反应的条件为：90～120℃的条件下反应40～48h。
进一步，步骤1二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为40％；步骤1中2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤与碳酸钾的摩尔比为8.7:26.3；步骤1中每1mmol的2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入0.46 mL的二甲胺溶液；步骤1中取代反应的条件为：100℃的条件下反应48h。
进一步，步骤2中在冰浴的条件下将三氯氧膦加入溶剂Ⅲ中；步骤2中每1 mmol的化合物1加入930～945μL的三氯氧膦；步骤2中取代反应的条件为：80～100℃下反应18～24h。
进一步，步骤2中每1 mmol的化合物1加入935μL的三氯氧膦；步骤2中取代反应的条件为：90℃下反应24h。
进一步，步骤3中的化合物2与反应物的摩尔比为0.45～1.2。
进一步，反应物为含有
基团的碘化物。
本发明中的目的之三是提供一种近红外发射荧光分子在对细胞进行染色中的应用。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子(简称：近红外发射荧光分子)以嘌呤为核心分子骨架，其通过引入供电子性的二甲胺基和吸电子性有机阳离子盐型取代基构建分子内“推-拉”电子体系，同时通过烯烃桥联的方式连接供、吸电子基团部分，实现分子内共轭电子体系拓展。
此外，本发明中的近红外发射荧光分子弥补了嘌呤基荧光分子荧光发射波长短的不足，实现了嘌呤荧光发射波长红移至近红外区，开发了近红外发射的嘌呤基荧光分子；在近红外波段的荧光使分子应用于成像领域中能够有效降低背景荧光干扰，达到显著改善嘌呤荧光衍生物分子的成像效果的目的。
2、本发明中的近红外发射荧光分子具有分子结构简单、灵活多变的特点，且目标分子的合成路线相对简洁，反应条件温和等优势。
3、本发明中的近红外发射荧光分子可以穿过细胞膜进入细胞，且能够对细胞中的线粒体进行染色并实现荧光成像；并且还可以滞留在细胞膜上，表现出对细胞膜染色和成像能力。
附图说明
图1为本发明中近红外发射荧光分子合成工艺流程图；
图2为实施例2制备的近红外发射荧光分子的氢谱；
图3为实施例2制备的近红外发射荧光分子的碳谱；
图4为实施例3制备的近红外发射荧光分子的氢谱；
图5为实施例3制备的近红外发射荧光分子的碳谱；
图6为实施例4制备的近红外发射荧光分子的氢谱；
图7为实施例4制备的近红外发射荧光分子的碳谱；
图8为实施例5制备的近红外发射荧光分子的氢谱；
图9为实施例5制备的近红外发射荧光分子的碳谱；
图10为实施例6制备的近红外发射荧光分子的氢谱；
图11为实施例6制备的近红外发射荧光分子的碳谱；
图12为实施例2制备的近红外发射荧光分子在DMSO溶液中的紫外吸收光谱；
图13为实施例3制备的近红外发射荧光分子在DMSO溶液中的紫外吸收光谱；
图14为实施例4制备的近红外发射荧光分子在DMSO溶液中的紫外吸收光谱；
图15为实施例5制备的近红外发射荧光分子在DMSO溶液中的紫外吸收光谱；
图16为实施例6制备的近红外发射荧光分子在DMSO溶液中的紫外吸收光谱；
图17为实施例2-6制备的近红外发射荧光分子在DMSO溶液中的荧光发射光谱；
图18为实施例2-6制备的近红外发射荧光分子对细胞染色后细胞的成像图。
具体实施方式
下面将结合试验例对本发明的中的一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子及其制备方法和应用进行描述。
然而，本发明可按照许多不同的形式示例并且不应被解释为限于在此阐述的具体试验例，更确切地说，提供这些实施例的目的是使得本发明将是彻底的和完整的，并且将要把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
本发明的第一方面的实施例提供一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子，该近红外发射荧光分子结构如式(Ⅰ)所示：
其中，R为
本发明第二方面的实施例提供一种近红外发射荧光分子的制备方法，其合成工艺路线如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤1、将2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入含有碳酸钾的溶剂Ⅰ中，然后加入二甲胺溶液进行取代反应制得化合物1；
步骤2、将三氯氧膦加入于预冷后的溶剂Ⅱ中，然后缓慢加入含有化合物1的溶剂Ⅳ进行取代反应制得化合物2；
步骤3、将化合物2和反应物溶解于溶剂Ⅲ中，然后加入哌啶或吡啶为反应体系提供碱性环境，在室温至80℃的条件下反应6～10h制得近红外发射荧光分子。
在本实施例中，步骤1取代反应结束后将反应液倒入到冰水中，并收集固体，得到粗产物；将粗产物基本干燥后，采用200-300目硅胶进行柱层析法提纯，最终获得呈白色的固体化合物1；在本实施例中，提纯时以石油醚:乙酸乙酯的体积比＝1:1的混合物作为洗脱剂。
此外，本实施例中步骤2取代反应结束后将反应后的混合物倒入冰水中并使用二氯甲烷萃取，移除溶剂后得到粗产物；然后采用200-300目硅胶进行柱层析法对粗产物提纯，最终得到黄色固体产物化合物2；其中，提纯时以石油醚:乙酸乙酯的体积比＝10:1的混合物作为洗脱剂。
本实施例中步骤3反应结束后，通过抽滤和乙醇洗涤获得近红外发射荧光分子。或在反应结束后通过减压蒸馏除去溶剂；然后采用200-300目硅胶进行柱层析法提纯和分离，并使用乙醇或乙醇和乙酸乙酯混合物进行重结晶再次提纯获得近红外发射荧光分子；其中，柱层析法时以二氯甲烷:甲醇的体积比＝100:2的混合物为洗脱剂。
在本实例中，溶剂Ⅰ、溶剂Ⅱ和溶剂Ⅳ均为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)；溶剂Ⅲ为乙醇。在实际过程中，只有作用与溶剂Ⅰ、溶剂Ⅱ、溶剂Ⅲ和溶剂Ⅳ相同的物质均可考虑用来替换本发明中的溶剂。
另外，在一些实施例中，步骤1中二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为37～42％；优选地，步骤1中二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为40％。
步骤1中2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤与碳酸钾的摩尔比为(8.0～9.0):(25～27)；优选地，2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤与碳酸钾的摩尔比为8.7:26.3；
步骤1中每1mmol的2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入0.45～0.5 mL的二甲胺溶液；优选地，每1mmol 2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入二甲胺溶液0.46mL；
步骤1中在冰浴的条件下加入二甲胺溶液；
步骤1中取代反应的条件为：90～120℃的条件下反应40～48h；优选地，步骤1中取代反应的条件为：100℃下反应48h。
另外，在一些实施例中，步骤2中在冰浴的条件下将三氯氧膦加入溶剂Ⅲ中；步骤2中每1 mmol的化合物1加入930～945μL的三氯氧膦，优选地，步骤2中每1 mmol的化合物1加入935μL的三氯氧膦；
步骤2中取代反应的条件为：80～100℃下反应18～24h；优选地，步骤2中取代反应的条件为：90℃下反应24h。
另外，在一些实施例中，步骤3中的化合物2与反应物的摩尔比为0.45～1.2。
另外，在一些实施例中，反应物为含有
基团的碘化物；具体地，反应物为1,2-二甲基喹啉-1-碘化合物、(E)-1,2-二甲基-4-((3-甲基苯并[d]噻唑-2(3H)-亚基)甲基)喹啉-1-碘化物、2,3-二甲基苯并[d]噻唑-3-碘化物、1,1,2,3-三甲基-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化物和1,4-二甲基吡啶-1-碘化物中的任意一种。
本发明第三方面的实施例提供一种将第一方面实施例中的近红外发射荧光分子在对细胞进行染色中的应用。
本实施例中的近红外发射荧光分子可以穿过细胞膜进入细胞，且能够对细胞中的线粒体进行染色并实现荧光成像；还可以滞留在细胞膜上，表现出对细胞膜染色和成像能力。
实施例
实施例1：
本实施例提供一种2,6-双(二甲氨基)-9-正丙基-9H-嘌呤-8-甲醛的合成方法，具体包括以下步骤：
步骤1、第一中间体化合物1(N2,N2,N6,N6-四甲基-9-正丙基-9H-嘌呤-2,6-二胺)的合成，其反应式如下所示：
其制备过程包括以下步骤：
首先，将2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤(8.7 mmol)和碳酸钾(26.3 mmol)在DMF(10mL)中搅拌均匀；再将反应器置于冰浴中，随后向反应器中加入二甲胺溶液 (40％水溶液，4mL)，继续置于冰浴环境下并持续搅拌1小时；随后加热至100 ℃并搅拌48小时进行取代反应。反应结束后将反应液倒入冰水中，收集固体获得粗产物；粗产物基本干燥后，采用200-300目硅胶进行柱层析法提纯，提纯时以石油醚:乙酸乙酯体积比＝1:1的混合物为洗脱剂；最终得到白色固体产物(即，化合物1)，其产率为65％。
化合物1的表征数据为：
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 7.40 (s, 1H), 3.97 (t, J ＝ 7.1 Hz, 2H),3.44 (s,6H), 3.15 (s, 6H), 1.89-1.80 (m, 2H), 0.91 (s, 3H)；
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 159.3, 154.7, 153.3, 135.6, 113.7, 44.7,38.0,37.2, 23.0, 11.2。
步骤2、第二中间体化合物2(2,6-双(二甲氨基)-9-正丙基-9H-嘌呤-8-甲醛)的合成，其反应式如下所示：
其制备包括以下步骤：
首先，在冰浴条件下向预先冷却的DMF(4 mL)中注入三氯氧磷(935μL)，并搅拌30分钟，本实施例中，DMF在4℃的环境中至少预冷1h；然后缓慢加入化合物1(1 mmol，化合物1预先溶解于2 mL DMF中)得到混合物；再将混合物加热至90℃并搅拌24小时进行取代反应。反应结束后将混合物倒入冰水中并使用二氯甲烷萃取，移除溶剂后得到粗产物；然后采用200-300目硅胶进行柱层析法对粗产物提纯，提纯时以石油醚:乙酸乙酯的体积＝10:1的混合物为洗脱剂，最终得到黄色固体产物(即，化合物2)，其产率32％。
化合物2的结构表征数据为：
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.68 (s, 1H), 4.40-4.37 (m, 2H), 3.18-3.51(m,12H), 1.74-1.83 (m, 2H), 0.88 (t, J ＝ 7.5 Hz, 3H)；
13C NMR (101 MHz, CDCl3) δ 182.2, 160.5, 155.7, 155.1, 141.1, 117.1,44.5, 37.1, 23.1, 11.1。
实施例2：
本实施例提供一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的制备方法，其反应式如下所示：
其制备包括以下步骤：
将实施例1中制备的化合物2(0.5 mmol)和1,2-二甲基喹啉-1-碘化合物(0.42mmol)在乙醇(2 mL)中充分搅拌，随后注入哌啶(300 μL)得到混合物，然后让混合物在室温下搅拌10小时进行反应。反应结束后抽滤收集固体并用乙醇洗涤，最终得到绿色固体，其产率为69 ％。
化合物3结构表征数据为：
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.02 (d, J ＝ 9.0 Hz, 1H), 8.70 (d, J ＝9.0Hz, 1H), 8.51 (d, J ＝ 9.0 Hz, 1H), 8.32 (d, J ＝ 8.0 Hz, 1H), 8.18-8.13(m, 2H),7.99 (d, J ＝ 15.1 Hz, 1H), 7.92 (t, J ＝ 7.5 Hz, 1H), 4.48 (s, 3H),4.30 (t, J ＝ 7.0Hz, 2H), 3.11 (s, 6H), 1.78-1.73 (m, 2H), 0.83 (t, J ＝ 7.4Hz, 3H)；
13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ 159.2, 154.9, 154.6, 154.4, 143.8,141.5,139.6, 135.3, 131.1, 130.4, 129.3, 128.2, 121.7, 120, 119.5, 116.8,43.1, 40.0,37.2, 23.5, 11.4。
本实施例制得的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子(即，近红外发射荧光分子)的氢谱和碳谱分别如图2和图3所示。
实施例3：
本实施例提供一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的制备方法，其反应式如下所示：
其制备包括以下步骤：
将实施例1中制备的化合物2(0.23 mmol)和(E)-1,2-二甲基-4-((3-甲基苯并[d]噻唑-2(3H)-亚基)甲基)喹啉-1-碘化物(0.49 mmol)在乙醇(1.5 mL)中充分搅拌，随后注入哌啶(300 μL)得到混合物；然后让混合物在室温下搅拌6小时进行反应。反应结束后减压蒸馏除去溶剂得到粗产物，然后采用200-300目硅胶进行柱层析法对粗产物进行提纯，提纯时以二氯甲烷:甲醇体积比＝100:2的混合物为洗脱剂，最后再用乙醇对提纯后的物质进行重结晶再次提纯，得到黑色固体，其产率为39 ％。
化合物4结构表征数据为：
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.72 (d, J ＝ 8.5 Hz, 1H), 8.13 (d, J ＝8.8Hz, 1H), 7.96 (t, J ＝ 7.8 Hz, 1H), 7.90-7.86 (m, 1H), 7.82 (s, 1H), 7.71(t, J ＝ 7.7Hz, 2H), 7.65-7.62 (m, 2H), 7.56 (t, J ＝ 7.8 Hz, 1H), 7.36 (t, J＝ 7.6 Hz, 1H),6.90 (s, 1H), 4.25 (t, J ＝ 7.1 Hz, 2H), 4.11 (s, 3H), 3.98(s, 3H), 3.10 (s, 6H),1.81-1.76 (m, 2H), 0.88 (t, J ＝ 7.4 Hz, 3H)。
13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ 159.5, 159.2, 154.4, 154.4, 151.6,148.24,141.7, 141.0, 139.5, 133.8, 128.6, 127.0, 126.8, 125.7, 124.8, 124.0,124.0, 123.5,123.0, 119.0, 115.3, 113.2, 109.4, 88.6, 43.2, 38.6 37.2, 34.2,23.7, 11.7。
本实施例制得的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的氢谱和碳谱分别如图4和图5所示。
实施例4：
本实施例提供一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的制备方法，其反应式如下所示：
其制备包括以下步骤：
将实施例1中制备的化合物2(0.5 mmol)和2,3-二甲基苯并[d]噻唑-3-碘化物(0.55 mmol)在乙醇(1.5 mL)中充分搅拌，随后注入吡啶(100 μL)得到混合物，然后让混合物在60 ℃搅拌8小时进行反应。反应结束后进行抽滤收集固体并用乙醇洗涤，得到黑色固体，其产率为12 ％。
化合物5结构表征数据为：
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.37 (d, J ＝ 7.6 Hz, 1H), 8.22 (d, J ＝8.5Hz, 1H), 7.99 (d, J ＝ 15.0 Hz, 1H), 7.85 (d, J ＝ 4.5 Hz, 1H), 7.82 (t, J＝ 3.6 Hz,1H), 7.74 (t, J ＝ 7.7 Hz, 1H), 4.30-4.26 (m, 5H), 3.08 (s, 6H),1.77-1.70 (m, J ＝7.2 Hz, 2H), 0.82 (t, J ＝ 7.3 Hz, 3H)；
13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ 170.2, 159.5, 154.7, 154.5, 142.4,140.7,132.3, 129.9, 128.8, 128.2, 124.6, 117.7, 117.1, 113.6, 43.2 37.2,36.6, 23.5,11.4。
本实施例制得的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的氢谱和碳谱分别如图6和图7所示。
实施例5：
本实施例提供一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的制备方法，其反应式如下所示：
其制备包括以下步骤：
将实施例1中制备的化合物2(1 mmol)和1,1,2,3-三甲基-1H-苯并[e]吲哚-3-碘化物(1.5 mmol)在乙醇(5 mL)中充分搅拌，随后注入哌啶(1 mL)得到混合物，将混合物加热至80 ℃并搅拌10小时进行反应。反应结束后减压蒸馏除去溶剂得到粗产物，再采用200-300目硅胶进行柱层析法对粗产物进行提纯，提纯时以二氯甲烷:甲醇的体积＝100:2的混合物为洗脱剂；最后再依次用乙酸乙酯和乙醇对提纯后的物质进行重结晶再次提纯，最终得到黑色固体，其产率为6 ％。
化合物6结构表征数据为：
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.37 (d, J ＝ 8.3 Hz, 1H), 8.25 (d, J ＝8.8Hz, 1H), 8.18 (d, J ＝ 8.1 Hz, 1H), 8.1-8.01 (m, 2H), 7.77 (t, J ＝ 7.7Hz, 1H),7.66-7.70 (m, 2H), 4.40 (d, J ＝ 6.7 Hz, 2H), 4.16 (s, 3H), 3.75 (s,3H), 1.98 (s,6H), 1.73-1.79 (m, 2H), 0.82 (t, J ＝ 7.1 Hz, 3H)；
13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ 180.5, 159.7, 155.2, 154.6, 141.3,140.0,138.2, 134.0, 133.5, 131.4, 130.5, 128.9, 127.5, 127.2, 123.5, 119.1,113.5, 111.8,53.7, 43.3, 37.3, 35.0, 27.3, 25.9, 23.5, 11.5。
本实施例制得的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的氢谱和碳谱分别如图8和图9所示。
实施例6：
本实施例提供一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的制备方法，其反应式如下所示：
其制备包括以下步骤：
将实施例1中制备的化合物2(0.5 mmol)和1,4-二甲基吡啶-1-碘化物(0.75mmol)在乙醇(2.5 mL)中充分搅拌，随后注入哌啶(500 μL)得到混合物，将混合物加热至80℃并搅拌10小时进行反应。反应结束后采用抽滤法收集固体，并使用少量乙醇洗涤，最终得到黑色固体产物，其产率为67 ％。
化合物7结构表征数据为：
1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 8.81 (d, J ＝ 7.0 Hz, 2H), 8.34 (d, J ＝7.0Hz, 2H), 7.93 (d, J ＝ 15.6 Hz, 1H), 7.61 (d, J ＝ 15.6 Hz, 1H), 4.21-4.24(m, 5H),3.08 (s, 6H), 1.67-1.76 (m, 2H), 0.81 (t, J ＝ 7.4 Hz, 3H)；
13C NMR (101 MHz, DMSO-d6) δ 159.2, 154.4, 154.3 151.9, 145.3, 141.9,126.1, 125.4, 124.2, 115.8 47.3, 43.0, 37.2, 23.4, 11.4。
本实施例制得的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子的氢谱和碳谱分别如图10和图11所示。
在上述实施例1～6中，为了提高核磁碳谱的清晰度，在核磁碳谱测试中同时加入了几滴CDCl3。
测试分析：
1、紫外吸收光谱分析
紫外吸收光谱测试具体为：
将上述实施例2～6制得的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子(即，近红外发射荧光分子)分别配制成5mM的DMSO母液；并分别配为1、3、5、7、9、11、13、15 μM的DMSO溶液，扫描紫外吸收值并绘图。
其测试结果如图12～16所示，具体为：实施例2的紫外吸收光谱如图12所示，实施例3的紫外吸收光谱如图13所示，实施例4的紫外吸收光谱如图14所示，实施例5的紫外吸收光谱如图15所示，实施例6的紫外吸收光谱如图16所示。
根据图12～16可以看出，实施例2～6制备的近红外发射荧光分子的主吸收峰均在λ＝500-600 nm范围。
2、荧光光谱分析
荧光光谱分析具体为：
将上述实施例2～6中制得的基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子配制成5 μM的DMSO溶液，分别扫描荧光光谱。
其测试结果如图17所示，从图17中可以看出实施例2～6制备的近红外发射荧光分子的荧光发射波长与嘌呤分子相比发生了显著的红移，且均处于>650 nm的近红外荧光区。
3、对HepG2细胞染色的激光共聚焦成像分析
对HepG2细胞染色的激光共聚焦成像分析具体为：将所用的HepG2细胞在35 mm培养皿中培养过夜，将培养后的细胞置于实施例2～6制备的近红外发射荧光分子溶液染色(置于5 μM 的近红外发射荧光分子溶液30min)，然后在激光共聚焦显微镜下用适当的激发和发射滤光片对染料进行成像: λex ＝ 543 nm，λem ＝ 650～740 nm。
其测试结果如图18所示，从图18中可以看出实施例2-6中制备的近红外发射荧光分子可以穿过细胞膜进入细胞，且能够对细胞中的线粒体进行染色并实现荧光成像，而实施例6则可以滞留在细胞膜上，表现出对细胞膜染色和成像能力。
综上所述，本发明基于嘌呤分子的结构优势，通过分子内“推-拉”电子体系的构建和共轭体系拓展相结合的设计策略，促使嘌呤荧光发射波长红移。由此开发出了基于嘌呤骨架的近红外荧光发射的荧光分子，不仅解决了嘌呤荧光发射波长短、实际应用受限的不足，其分子结构上还具有结构简单、灵活多变等优势，丰富了嘌呤基近红外荧光分子的种类。并且，本发明的制备路线上还具有方法简单、反应条件温和等优势。此外，在细胞成像应用中，本发明的基于嘌呤骨架的近红外荧光发射的荧光分子也表现出对细胞内线粒体、细胞膜的标记和成像能力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种基于嘌呤骨架的近红外发射荧光分子，其特征在于，所述近红外发射荧光分子结构如式(Ⅰ)所示：
其中，所述R为
2.权利要求1中所述的近红外发射荧光分子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、将2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入含有碳酸钾的溶剂Ⅰ中，然后加入二甲胺溶液进行取代反应制得化合物1；
步骤2、将三氯氧膦加入于预冷后的溶剂Ⅱ中，然后缓慢加入含有化合物1的溶剂Ⅳ进行取代反应制得化合物2；
步骤3、将化合物2和反应物溶解于溶剂Ⅲ中，然后加入哌啶或吡啶，在室温至80℃的条件下反应6～10h制得近红外发射荧光分子。
3.根据权利要求2所述的近红外发射荧光分子的制备方法，其特征在于，
所述步骤1二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为37～42％；
所述步骤1中2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤与碳酸钾的摩尔比为(8.0～9.0):(25～27)；
所述步骤1中每1mmol的2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入0.45～0.5mL的二甲胺溶液；
所述步骤1中在冰浴的条件下加入二甲胺溶液；
所述步骤1中取代反应的条件为：90～120℃的条件下反应40～48h。
4.根据权利要求2所述的近红外发射荧光分子的制备方法，其特征在于，
所述步骤1二甲胺溶液中二甲胺的质量分数为40％；
所述步骤1中2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤与碳酸钾的摩尔比为8.7:26.3；
所述步骤1中每1mmol的2,6-二氯-9-正丙基-9H-嘌呤加入0.46mL的二甲胺溶液；
所述步骤1中取代反应的条件为：100℃的条件下反应48h。
5.根据权利要求2所述的近红外发射荧光分子的制备方法，其特征在于，
所述步骤2中在冰浴的条件下将三氯氧膦加入溶剂Ⅲ中；
所述步骤2中每1mmol的化合物1加入930～945μL的三氯氧膦；
所述步骤2中取代反应的条件为：80～100℃下反应18～24h。
6.根据权利要求5所述的近红外发射荧光分子的制备方法，其特征在于，
所述步骤2中每1mmol的化合物1加入935μL的三氯氧膦；
所述步骤2中取代反应的条件为：90℃下反应24h。
7.根据权利要求2所述的近红外发射荧光分子的制备方法，其特征在于，所述步骤3中的化合物2与反应物的摩尔比为0.45～1.2。
8.根据权利要求7所述的近红外发射荧光分子的制备方法，其特征在于，所述反应物为含有
基团的碘化物。
9.权利要求1所述的近红外发射荧光分子在对细胞进行染色中的应用。
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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2023
- 2023-03-08 CN CN202310213757.8A patent/CN116217576B/zh active Active
Patent Citations (5)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116217576B (zh) | 2024-06-14 |
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