一种半花菁类染料衍生物BS-1及其合成方法和应用

本发明涉及半花菁类染料衍生物和极性响应荧光探针，具体属于一种半花菁类染料衍生物生物及其合成方法和该衍生物作为极性响应荧光探针的应用。

背景技术：

1、极性是细胞微环境中的一个重要物理化学参数，在维持细胞稳态、调控生物分子相互作用以及介导多种生理活动中发挥着关键作用。免疫应答、细胞活化和分化等过程均可能引起细胞极性的变化，而细胞极性的异常与细胞功能紊乱乃至多种疾病的发生发展密切相关——极性异常改变可导致肿瘤、糖尿病、阿尔茨海默病、癌症等多种疾病。近年来，越来越多的研究表明，生理微环境的极性改变已被视为肿瘤等疾病的有效标志物。因此，实时、原位、精准地监测细胞内极性的动态变化，对于深入理解相关生理和病理过程的分子机制、推动疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。

2、荧光成像技术因其具有操作简便、灵敏度高、非侵入性、低毒性以及优异的时空分辨率等突出优势，已成为研究细胞内微环境变化的重要工具。其中，小分子荧光探针凭借其结构可调、生物相容性好、易于功能化修饰等特点，在检测细胞内极性变化方面备受关注。极性响应型荧光探针通常由分子内电子给体（如氨基）、共轭连接区和电子受体三部分组成，在光激发下可发生分子内电荷转移（ict），从而对周围环境的极性变化产生灵敏的光谱响应。

3、半花菁染料属于花菁染料的一个重要分支，通过含有奇数个碳原子的共轭链将吸电子基团和给电子基团连接起来，具有典型的d-π-a（供体-π共轭-受体）结构。半花菁染料具有摩尔吸光系数大、吸收和发射波长较长（可延伸至近红外区）、荧光量子产率较高、斯托克斯位移大等突出优点，在荧光探针的设计与合成领域备受青睐。更重要的是，半花菁类染料独特的d-π-a结构赋予其显著的溶剂化变色效应——随着溶剂极性的变化，其吸收和发射光谱会发生明显位移。这一特性使得半花菁衍生物成为构建极性响应型荧光探针的理想分子平台。

4、基于此，本发明以半花菁染料为探针骨架，并在半花菁的末端共价连接三苯胺衍生物用以增强给电子能力。这使得本发明半花菁类染料衍生物bs-1的灵敏度、选择性、信背比等光学性能得到大幅度提升。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种半花菁类染料衍生物bs-1及其合成方法以及该衍生物bs-1作为荧光探针在体外和细胞中线粒体微环境极性检测的应用。

2、本发明提供了一种半花菁类染料衍生物bs-1及其合成方法和应用。所述半花菁类类染料衍生物的具体名称为(e)-3-(2-(2-(6-(4-(二甲氨基)苯基)-2,3-二氢-1h-氧杂蒽-4-基)乙烯基)-3,3-二甲基-3h-吲哚-1-鎓-1-基)丙烷-1-磺酸酯。英文名为((e)-3-(2-(2-(6-(4-(dimethylamino)phenyl)-2,3-dihydro-1h-xanthen-4-yl)vinyl)-3,3-dimethyl-3h-indol-1-ium-1-yl)propane-1-sulfonate。其结构式为：

3、。

4、本发明提供的bs-1的合成方法，包括如下步骤：

5、1）在圆底烧瓶中加入10当量环己酮和等量的三氯氧磷，再加入15 ml dmf，置于室温下搅拌2小时；反应结束后，将反应液倒入100ml冰水中，并使用碳酸氢钠固体调节ph至7.0；最后用二氯甲烷萃取，将萃取液真空蒸发得到化合物b1；

6、2）在圆底烧瓶中加入5当量化合物b1和4-溴-2-羟基苯甲醛，在烧瓶中加入5当量的碳酸铯，并使用20 ml 无水dmf为反应溶剂；将圆底烧瓶置于室温下搅拌16小时后，将反应液体真空蒸发得到粗品；粗品以ch3oh和dcm为洗脱剂经硅胶柱纯化得到黄色化合物b2；

7、3）在100ml圆底烧瓶中加入3当量的化合物b2和同等当量的(4-二甲氨基苯基)硼酸，再加入16 ml甲苯、6 ml乙醇和2 ml水作为反应溶剂；在氮气保护下，升温至80℃回流过夜；将溶液减压蒸干，然后加入10 ml二氯甲烷，用饱和食盐水萃取三次，得到粗产物；粗产物通过pe/ea柱层析分离，得到白色粉末化合物b3；

8、4）将2当量的化合物b3和同等当量的3-(2,3,3-三甲基-3h-吲哚-1-鎓-1-基)丙烷-1-磺酸盐加入一个100 ml圆底烧瓶中；同时加入少量哌啶作为催化剂，并使用10 ml乙醇作为反应溶剂；加热至85℃，回流过夜；进行真空蒸发得到粗产物；粗产物采用dcm/ch3oh作为洗脱液进行柱层析，分离出深蓝色固体产物即bs-1。

9、所述化合物b1、化合物b2、化合物b3的结构式依次为：。

10、上述合成的一种基于一种半花菁类染料衍生物bs-1作为荧光探针用于体外快速特异性定性检测极性变化，以及该衍生物bs-1在lx-2细胞（人肝星状细胞）中被高效摄取和细胞氧化应激检测的应用。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果：

12、1、本发明基于半花菁类染料，检测手段简单，在荧光波长和选择性方面有较大突破，利用荧光光谱即可实现对极性的体外定性和定量检测。经光谱和共聚焦显微镜验证了对极性的较好的荧光成像能力。

13、2、利用bs-1实现了对极性的快速响应以及对lx-2细胞中极性有较为显著的荧光成像能力。

1.一种半花菁类染料衍生物bs-1，其特征在于结构式为：。

2.如权利要求1所述的一种半花菁类染料衍生物bs-1的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

3.如权利要求1所述的半花菁类染料衍生物bs-1作为荧光探针用于极性变化的荧光光谱检测。

4.如权利要求1所述半花菁类染料衍生物bs-1在制备用于细胞中线粒体微环境极性检测的荧光探针中的应用。