苯并噻唑衍生物荧光探针、制备方法、中间体及应用

技术领域

本发明涉及一种有机小分子生物荧光探针，特别涉及苯并噻唑衍生物荧光探针、制备方法、中间体及应用。

背景技术

近年来，荧光成像技术作为一种新兴分子成像技术发展迅速。荧光成像作为一种高灵敏度、非侵入性的重要生物应用技术，可以监控生命体复杂的生理活动，如病理进化、生物学过程、药物监测等，在生物医学中得到了广泛的应用是分析目标的最佳检测方法之一。有机小分子不仅仅可作为检测目标物的结构，也可以达到靶向癌症细胞，抑制肿瘤生长的作用。有机小分子荧光探针由于其合成可控性、设计方案灵活性和使用简便性等优点成为荧光技术在生物传感器领域的重要组成部分。同时有机小分子的成像能力已成为现阶段临床诊疗过程中的重要辅助手段，在生物医学领域具有广阔的应用前景。

肼(N

传统的有机荧光材料存在一些不足之处，例如：在聚集态或高浓度下存在荧光猝灭现象，斯托克斯位移小，有严重的“自吸收”现象，耐光漂白性能差等。相比传统有机荧光材料，聚集诱导发光荧光材料具有聚集态发射效率高、斯托克斯位移大、光稳定性好、背景噪声低和生物可视化能力强等独特优势，已被成功用作细胞的长期无创和荧光追踪的探针，这为基于影像指导的疾病临床化治疗开辟了新的机遇。AIE发展的20年来，许多AIE探针已成功应用于细胞成像、细胞追踪、体内成像与治疗。尽管如此，用于检测N

发明内容

发明目的：为了解决目前可用于N

技术方案：本发明所述的一种苯并噻唑衍生物荧光探针，结构式如式(Ⅰ)所示：

该荧光探针的化学名称为(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基)丙烯腈，分子式为C

本发明所述的苯并噻唑衍生物荧光探针的制备方法，包括如下步骤：

(a)中间体化合物的合成：将苯并噻唑二乙腈和4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊烷-2-基)苯甲醛溶解于有机溶剂中，加碱提供碱性环境，加热回流，反应完全后冷却至室温，有黄色固体析出，过滤，洗涤，得到中间体化合物；

(b)称取步骤(a)中得到的中间体化合物和4-溴-N，N-二苯基苯胺溶于有机溶剂中，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，加碱提供碱性环境，N

优选地，步骤(a)或步骤(b)中，所述的碱选自碳酸钾、哌啶、乙酸铵、三乙胺、六氢吡啶、乙醇钠中的至少一种。

优选地，步骤(a)中，所述的碱为哌啶。步骤(b)中，所述的碱为碳酸钾。

优选地，步骤(a)或步骤(b)中，所述的有机溶剂为甲苯、乙腈、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷、正己烷、四氢呋喃、甲醇、乙醇中的至少一种。

优选地，步骤(a)中，所述的有机溶剂为乙醇。步骤(b)中，所述的有机溶剂为乙醇和甲苯混合溶剂。

优选地，步骤(a)中，所述的有机溶剂为乙醇；步骤(b)中，所述的有机溶剂为乙醇与甲苯的混合溶剂，所述乙醇与甲苯的体积比为1:4-1:8。

最优选地，所述乙醇与甲苯的体积比为1:8。

优选地，步骤(a)中，苯并噻唑二乙腈与4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊烷-2-基)苯甲醛的摩尔比为0.8-1.2:0.8-1.2。

优选地，步骤(b)中，用体积比为1：15的乙酸乙酯：石油醚的混合溶液洗脱后得苯并噻唑衍生物荧光探针。

优选地，步骤(a)中，加热回流的温度为75-85℃；步骤(b)中，加热反应的温度为105-115℃。

本发明所述的用于制备所述的苯并噻唑衍生物荧光探针的中间体，结构式如式(Ⅱ)所示：

中间体的名称为；(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊烷-2-基)苯基)丙烯腈。

本发明所述的中间体的制备方法，包括以下步骤：将苯并噻唑二乙腈和4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊烷-2-基)苯甲醛溶解于有机溶剂中，加碱提供碱性环境，加热回流，反应完全后冷却至室温，有黄色固体析出，过滤，洗涤，得到中间体化合物。

本发明所述的中间体(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊烷-2-基)苯基)丙烯腈优选的制备方法为：称取苯并噻唑二乙腈和4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊烷-2-基)苯甲醛完全溶解于18mL乙醇中，再加入2滴哌啶提供碱性环境，80℃加热回流，用薄层色谱法监测进程，反应完全后冷却至室温，有黄色固体析出，过滤，用冷乙醇洗涤得到目标物。

苯并噻唑二乙腈的结构式为：

本发明所述的苯并噻唑二乙腈与4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊烷-2-基)苯甲醛的摩尔比为0.8-1.2:0.8-1.2。

本发明所述的苯并噻唑衍生物荧光探针的优选制备方法为：称取中间体化合物(Ⅱ)(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊烷-2-基)苯基)丙烯腈和4-溴-N，N-二苯基苯胺溶于乙醇和甲苯混合溶剂中，以四(三苯基膦)钯作为催化剂，用碳酸钾溶于水提供碱性环境，N

(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊烷-2-基)苯基)丙烯腈与4-溴-N，N-二苯基苯胺的摩尔比为0.8-1.2:0.8-1.2。

本发明所述的苯并噻唑衍生物荧光探针在N

本发明所述的苯并噻唑衍生物荧光探针在细胞成像中的应用。

有益效果：(1)本发明首次提供了一类具有AIE性能的苯并噻唑类化合物荧光探针，丰富了N

附图说明

图1为TAB在不同含水量的THF-H

图2为TAB在THF溶液中紫外及荧光图及斯托克斯位移；

图3为TAB的THF溶液对其他不同类型干扰物的荧光图；

图4为TAB的THF溶液对不同浓度N

图5为TAB的THF对N

图6为TAB在HeLa细胞中对N

具体实施方式

实施例1：中间体化合物(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊烷-2-基)苯基)丙烯腈的制备

将苯并噻唑二乙腈(0.3484g，2mmol)和4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂戊烷-2-基)苯甲醛(0.4642g，2mmol)完全溶解于18mL乙醇中，再加入2滴哌啶提供碱性环境，80℃加热回流，用薄层色谱法监测进程，反应完全后冷却至室温，有黄色固体析出，过滤，用冷乙醇洗涤得到淡黄色固体(纯)产品Ⅱ。

实施例2：苯并噻唑衍生物荧光探针(探针分子TAB)(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4'-(二苯氨基)-[1,1'-联苯]-4-基)丙烯腈的制备

称取中间体化合物(E)-2-(苯并[d]噻唑-2-基)-3-(4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊烷-2-基)苯基)丙烯腈(0.7039g，1.8mmol)和4-溴-N，N-二苯基苯胺(0.6484g，2mmol)溶于乙醇(5mL)和甲苯(40mL)混合溶剂(乙醇：甲苯体积比为1:8)中，以四(三苯基膦)钯((三苯基膦)钯，0.1040g，5％)作为催化剂，用碳酸钾(0.2487g，1.8mmol)溶于水提供碱性环境，N

实施例3：探针分子TAB在不同含水量的THF-H

测试仪器：日立F7100型分子荧光光谱仪。

实验方法为：将实施例2制得的探针分子TAB溶解于THF中得到1mM的探针母液，常温保存。用探针母液分别配制成0％,10％,20％，30％,40％,50％,60％,70％,80％,90％,95％含水量的THF-H

测量时分别移取3mL不同含水量的THF-H

实施例4：探针分子C-BH的紫外吸收光谱及荧光光谱性质测试

测试仪器：PE 950s型紫外光谱仪，日立F7100型分子荧光光谱仪。

实验方法为：将实施例2制得的探针分子TAB溶解于THF溶液中得到1mM的探针母液，常温保存。实验测定中用THF和H

测量时移取3mL探针的THF溶液到1cm比色皿中先后进行紫外吸收光谱及荧光光谱测试，如图2所示。结果表明：探针TAB最强紫外吸收峰出现在432nm左右，荧光发射峰出现在618nm左右，斯托克位移达到186nm。这种大的斯托克位移，可以有效的克服因荧光自吸收而在生命体中难以应用的缺陷，实现探针在生命体中的应用。

实施例5：探针分子TAB对其他干扰离子的荧光图

测试仪器：日立F100型分子荧光光谱仪。

实验方法为：将实施例2制得的探针分子TAB溶解于THF中得到1mM的探针母液，常温保存。N

实施例6：TAB的THF溶液对N

测试仪器：日立F7100型分子荧光光谱仪。

实验方法为：将实施例2制得的探针分子TAB溶解于THF中得到1mM的探针母液，常温保存。N

采用标准加入法测试探针分子对N

从图4得到N

实施例7：探针分子TAB在N

测试仪器：日立F7100型分子荧光光谱仪。

实验方法为：将实施例2制得的探针分子TAB溶解于THF中得到1mM的探针母液，常温保存。N

移取3mL的探针母液(10μM)至比色皿中，设置荧光激发波长为350nm，分别测试探针，探针+N

实施例8：探针分子TAB在HeLa细胞中对N

实验方法为：将实施例2制得的探针分子TAB溶解于THF中得到1mM的探针母液，常温保存。实验测定中用THF和H

为了证明探针在生物系统的实际应用，在共聚焦荧光显微镜下对细胞进行了在不同pH值下的生物荧光成像实验。将HeLa细胞接到培养皿中在37℃条件下培养24h，然后将TAB标准液(10μM)加入到培养皿中，加入不同浓度的N