本發(fā)明屬于熒光探針，具體涉及一種水溶性熒光探針及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、熒光分子探針是近年興起的一種分子、離子檢測的新方法，是超分子科學(xué)中最為引人關(guān)注的研究熱點(diǎn)，熒光分子探針具有高選擇性、高靈敏度、快速便捷等特性，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時實(shí)地檢測，而且檢測過程可以通過熒光、紫外以及顏色等輸出信號的變化實(shí)現(xiàn)可視化，更重要的是熒光分子探針與成像技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)了對活體細(xì)胞或組織內(nèi)目標(biāo)物的原位成像檢測，克服了傳統(tǒng)分子、離子檢測方法的不足，是一項(xiàng)檢測技術(shù)的跨越，被廣泛應(yīng)用于分子、離子的識別、生物活性物質(zhì)檢測和生物成像、近紅外熒光和時間分辨檢驗(yàn)等領(lǐng)域。

2、熒光分子探針分子識別具有高選擇性、高靈敏度、過程可視化、實(shí)施便捷和生物應(yīng)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但是目前大部分熒光探針材料含有染料的有機(jī)分子，水溶性差，生物相容性較差，生物毒性較大，檢測效果不理想等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種水溶性熒光探針，及其制備方法和應(yīng)用。

2、本發(fā)明提供一種式(i)所示的水溶性熒光探針化合物：

3、

4、其中，r1選自如下基團(tuán)：

5、r2選自氫、鹵素、c1-6烷基；

6、r3選自c1-10烷基；

7、r4選自氫、c1-6烷基、c1-6烷氧基；

8、a選自任選被一個、兩個或多個r5取代的c6-20芳基、5-20元雜芳基；

9、r5相同或不同，彼此獨(dú)立地選自氫、鹵素、c1-6烷基、c1-6烷氧基；

10、表示基團(tuán)的連接位點(diǎn)；

11、m相同或不同，彼此獨(dú)立地選自0、1、2、3；

12、n相同或不同，彼此獨(dú)立地選自0、1、2、3、4。

13、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，a選自任選被一個、兩個或多個r5取代的c6-14芳基、5-14元雜芳基；優(yōu)選地，a選自任選被一個、兩個或多個r5取代的c6-10芳基、5-10元雜芳基；示例性地，a選自任選被一個、兩個或多個r5取代的苯基、噻吩基、萘基。

14、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，r5相同或不同，彼此獨(dú)立地選自氫、鹵素、c1-3烷基、c1-3烷氧基；優(yōu)選地，r5選自氫、鹵素、甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基等；示例性地，r5選自鹵素、氫。

15、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，r1選自如下基團(tuán)：s選自0、1、2、3、4、5、6；優(yōu)選地，r1選自如下基團(tuán)：示例性地，r1選自如下基團(tuán)：

16、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，r4選自氫、c1-3烷基、c1-3烷氧基；優(yōu)選地，r4選自氫、甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基；示例性地，r4選自甲基。

17、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，r2選自氫、鹵素、c1-3烷基；優(yōu)選地，r2選自氫、鹵素、甲基、乙基、丙基等；示例性地，r2選自氫。

18、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，r3選自c1-6烷基；優(yōu)選地，r3選自c1-4烷基；示例性地，r3選自甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基等。

19、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述水溶性熒光探針化合物具有如下結(jié)構(gòu)：

20、

21、本發(fā)明還提供式(ii)所示的化合物：

22、

23、其中，r1、r2、r3、m具有前述式(i)的定義；

24、x選自鹵素。

25、本發(fā)明還提供上述式(i)所示的水溶性熒光探針化合物的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

26、式(i-1)所示的化合物與式(i-2)所示的化合物反應(yīng)，即得所述式(i)所示的水溶性熒光探針化合物；

27、反應(yīng)式如下：

28、

29、其中，r1、r2、r3、r4、r5、m具有上述定義；

30、x選自鹵素；

31、r0選自氫、甲基。

32、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述反應(yīng)在溶劑中進(jìn)行；優(yōu)選地，所述溶劑選自甲苯、四氫呋喃、二氧六環(huán)等。

33、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述反應(yīng)在堿的存在下進(jìn)行；優(yōu)選地，堿選自碳酸鉀、碳酸銫、碳酸鈉、碳酸鋰等。

34、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述反應(yīng)在催化劑下進(jìn)行；優(yōu)選地，催化劑選自pd(pph3)4。

35、本發(fā)明還提供上述式(ii)所示化合物的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

36、將式(i)所示的化合物與鹵代鋅反應(yīng)，得到式(ii)所示化合物。

37、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，鹵代鋅選自氯化鋅。

38、本發(fā)明還提供上述式(i)所示化合物、式(ii)所示化合物在制備檢測、識別、示蹤焦磷酸根離子的熒光探針中的應(yīng)用。

39、本發(fā)明還提供上述式(i)所示化合物、式(ii)所示化合物在檢測、識別、示蹤焦磷酸根離子中的應(yīng)用。

40、本發(fā)明還提供上述式(i)所示化合物、式(ii)所示化合物在制備檢測、識別、示蹤焦磷酸根離子的產(chǎn)品或試劑中的應(yīng)用。

41、根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，所述應(yīng)用為非疾病的診斷和治療，例如針對水環(huán)境體系。

42、有益效果

43、本發(fā)明提供了式(i)所示的熒光探針化合物，其具有良好且穩(wěn)定的水溶性和生物相容性，與鋅離子的配合物可高選擇性、高靈敏度識別焦磷酸根(ppi)。將熒光探針的高選擇性、高靈敏度、可視化等優(yōu)良性能與載體材料的特性相融合，實(shí)現(xiàn)熒光材料在生物成像應(yīng)用的多功能化、高性能化和過程的可視化。

44、術(shù)語“鹵素”或“鹵”是指氟(f)、氯(cl)、溴(br)或碘(i)。

45、一般而言，術(shù)語“取代的”表示所給結(jié)構(gòu)中的一個或多個氫原子被具體取代基所取代。進(jìn)一步地，當(dāng)該基團(tuán)被1個以上所述取代基取代時，所述取代基之間是相互獨(dú)立，即，所述的1個以上的取代基可以是互不相同的，也可以是相同的。除非其他方面表明，一個取代基團(tuán)可以在被取代基團(tuán)的各個可取代的位置進(jìn)行取代。當(dāng)所給出的結(jié)構(gòu)式中不只一個位置能被選自具體基團(tuán)的一個或多個取代基所取代，那么取代基可以相同或不同地在各個位置取代。

46、術(shù)語“c1-10烷基”表示具有1～10個碳原子的直鏈或支鏈飽和一價烴基。例如，“c1-6烷基”表示具有1、2、3、4、5或6個碳原子的直鏈和支鏈烷基。其中，所述烷基基團(tuán)可以任選地被一個或多個本發(fā)明描述的取代基所取代。在一些實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有1-10個碳原子；在另一些實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有1-6個碳原子；在又一些實(shí)施方案中，烷基基團(tuán)含有1-4個碳原子。所述烷基的實(shí)例包含，但并不限于，甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、異丙基、異丁基、仲丁基、叔丁基、異戊基、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、1,3-二甲基丁基或1,2-二甲基丁基等或它們的異構(gòu)體。

47、術(shù)語“c6-20芳基”應(yīng)理解為表示具有6～20個碳原子的一價芳香性或部分芳香性的單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)烴環(huán)，優(yōu)選“c6-14芳基”。術(shù)語“c6-14芳基”應(yīng)理解為優(yōu)選表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14個碳原子的一價芳香性或部分芳香性的單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)烴環(huán)(“c6-14芳基”)，特別是具有6個碳原子的環(huán)(“c6芳基”)，例如苯基；或聯(lián)苯基，或者是具有9個碳原子的環(huán)(“c9芳基”)，例如茚滿基或茚基，或者是具有10個碳原子的環(huán)(“c10芳基”)，例如四氫化萘基、二氫萘基或萘基，或者是具有13個碳原子的環(huán)(“c13芳基”)，例如芴基，或者是具有14個碳原子的環(huán)(“c14芳基”)，例如蒽基。當(dāng)所述c6-20芳基被取代時，其可以為單取代或者多取代。并且，對其取代位點(diǎn)沒有限制，例如可以為鄰位、對位或間位取代。

48、術(shù)語“5-20元雜芳基”應(yīng)理解為包括這樣的一價單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)芳族環(huán)系，包括芳香性或部分芳香性的，其具有5～20個環(huán)原子且包含1-5個獨(dú)立選自n、o和s的雜原子，例如“5-14元雜芳基”。術(shù)語“5-14元雜芳基”應(yīng)理解為包括這樣的一價單環(huán)、雙環(huán)或三環(huán)芳族環(huán)系：其具有5、6、7、8、9、10、11、12、13或14個環(huán)原子，特別是5或6或9或10個碳原子，且其包含1-5個，優(yōu)選1-3各獨(dú)立選自n、o和s的雜原子并且，另外在每一種情況下可為苯并稠合的。特別地，雜芳基選自噻吩基、呋喃基、吡咯基、惡唑基、噻唑基、咪唑基、吡唑基、異惡唑基、異噻唑基、惡二唑基、三唑基、噻二唑基、噻唑并吡唑基等以及它們的苯并衍生物，例如苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并惡唑基、苯并異惡唑基、苯并咪唑基、苯并三唑基、吲唑基、吲哚基、異吲哚基等；或吡啶基、噠嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基等，以及它們的苯并衍生物，例如喹啉基、喹唑啉基、異喹啉基等；或吖辛因基、吲嗪基、嘌呤基等以及它們的苯并衍生物；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、吩惡嗪基等。當(dāng)所述5-20元雜芳基與其它基團(tuán)相連構(gòu)成本發(fā)明的化合物時，可以為5-20元雜芳基環(huán)上的碳原子與其它基團(tuán)相連，也可以為5-20元雜芳基環(huán)上的雜原子與其它基團(tuán)相連。當(dāng)所述5-20元雜芳基被取代時，其可以為單取代或者多取代。并且，對其取代位點(diǎn)沒有限制，例如可以為雜芳基環(huán)上與碳原子相連的氫被取代，或者雜芳基環(huán)上與雜原子相連的氫被取代。

49、除非另有說明，雜環(huán)基、雜芳基或亞雜芳基包括其所有可能的異構(gòu)形式，例如其位置異構(gòu)體。因此，對于一些說明性的非限制性實(shí)例，可以包括在其1-、2-、3-、4-、5-、6-、7-、8-、9-、10-、11-、12-位等(如果存在)中的一個、兩個或更多個位置上取代或與其他基團(tuán)鍵合的形式，包括吡啶-2-基、亞吡啶-2-基、吡啶-3-基、亞吡啶-3-基、吡啶-4-基和亞吡啶-4-基；噻吩基或亞噻吩基包括噻吩-2-基、亞噻吩-2-基、噻吩-3-基和亞噻吩-3-基；吡唑-1-基、吡唑-3-基、吡唑-4-基、吡唑-5-基。