具有聚集诱导发光特性的近红外化学发光发射体的制作方法

具有聚集诱导发光特性的近红外化学发光发射体
1.对相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年3月18日提交的美国临时申请号63/100,562的优先权，出于所有目的，该临时申请的全部内容通过引用合并于此。
技术领域
3.本公开总体上涉及表现出聚集诱导发光特性的化学结构及其制备和使用方法。


背景技术：

4.荧光(fluorescence，fl)在具有高灵敏度和高分辨率的实时可视化生物医学过程中非常有前途。然而，由于激发光和来自生物结构的自发荧光的要求，fl的穿透深度相当有限。尽管普遍开发了红色fl和近红外(nir)fl材料来减少组织自发荧光，但要实现高穿透深度仍然是一个巨大的挑战，特别是考虑到激发光的穿透性不足。相比之下，化学发光(cl)的穿透深度通常比fl高，因为不需要激发光，并且可以避免背景自发荧光，因此对于深组织成像具有广阔的前景。
5.生成可见cl或nir cl发射(400
‑
1000nm)所需的能量约为30
‑
70kcal mol
‑1，而过氧化物基团的开放反应可释放约60kcal mol
‑1的能量，因此过氧化物基团(
‑
o
‑
o
‑
)常用于cl反应中。例如，当众所周知的cl发光体鲁米诺被活性氧(reactive oxygen species，ros)氧化时，在不稳定过氧化物中间体分解过程中会观察到蓝光。但是，蓝光在组织穿透方面通常受到限制。通过精巧的分子设计原理，将鲁米诺的蓝色发射光转移到nir区域来提高穿透深度和效率至关重要。
6.cl发光通过能量转移源自受激反应产物或受激荧光受体。如果cl来自荧光产物，则cl量子产率(φc
l
)表示为：
7.φ
cl
＝φ
r
×
φ
es
×
φ
f
ꢀꢀꢀ
(1)
8.其中，φ
r
为反应产率，φ
es
反映了达到激发态的产物的比例，φ
f
是反应产物的荧光量子产率。鲁米诺的cl生成反应涉及许多富电子中间体，例如阴离子和自由基，因此可以通过缀合吸电子基团来提高反应产率。本文所用的苯并噻二唑是强电子受体，已广泛用于有机太阳能电池和有机发光二极管中，并且它在与鲁米诺缀合后可以有效地促进cl生成。另外，许多疏水有机染料由于强烈的π
‑
π堆积而遭受聚集导致荧光猝灭(acq)影响，并且发光可以在水溶液中大幅猝灭。例如，基于尼罗红的鲁米诺盒的溶解度和荧光量子产率在水中相对较低，这限制了其在生物系统中的进一步应用。相比之下，具有聚集诱导发光(aie)特性的荧光团在聚集态中由于分子运动受到限制显示出强烈的发光，从而使其更适合生物成像。此外，给电子基团三苯胺的添加可以形成供体
‑
受体结构，并且可以使含鲁米诺的荧光团的发射发生红移。
9.另外，如果通过能量转移从受体荧光团产生cl发光，则也应考虑受体的荧光量子产率(φ
′
f
)和能量转移效率(φ
et
)。
10.φ
cl
＝φ
r
×
φ
es
×
φ
′
f
×
φ
et
ꢀꢀꢀ
(2)
11.据报道，通过键的能量传递比通过空间的能量传递更有效。尽管已经通过在表面活性剂胶束中用nir荧光材料物理封装cl发光体而开发了一些nir cl系统，但制备过程相当复杂，并且在长期存储过程中可能会发生相分离。更重要的是，能量传递效率远低于化学缀合轭系统。


技术实现要素：

12.本公开涉及具有式1的一类新型近红外(nir)化学发光(cl)发射体，例如结合了三苯胺的苯并噻二唑(tbl)，其通过使鲁米诺与苯并噻二唑和三苯胺化学缀合而设计和合成。吸电子基团苯并噻二唑可以促进cl过程，tbl的聚集诱导发光(aie)特性确保了水溶液中tbl点的高nir cl发光。已经进行了体外和体内实验来评估tbl点在实际生物系统中用于1o2检测的潜在应用。nir cl发光可以穿透3cm厚的猪肉火腿，与fl和蓝色cl发光相比，显示出很大的优势。此外，对肿瘤和正常组织的成功区分证明了该系统在cl指导的癌症诊断和手术中的潜力。
13.在第一方面，本文提供了具有式1的化合物：
[0014][0015]
或其药学上可接受的盐，其中，
[0016]
m和n各自独立地为选自1
‑
5的整数；
[0017]
p为选自1
‑
4的整数；
[0018]
q为选自1
‑
2的整数；
[0019]
r为选自1
‑
3的整数；
[0020]
t为选自0
‑
6的整数；
[0021]
x为o、s或nr7；
[0022]
r1、r2、r3、r4和r5每次出现时各自独立地选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or、
‑
so2nr2、
‑
n(r)so2r、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基、杂芳基和
‑
(ch2)
t
r8；
[0023]
r6每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0024]
r7每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0025]
r8每次出现时都独立地为
‑
n3、
‑
oh、
‑
co2h、
‑
nh2、
‑
c≡ch、
‑
br、
‑
i或n
‑
马来酰亚胺；且
[0026]
r每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基。
[0027]
在某些实施方案中，m、n、p和r各自为1。
[0028]
在某些实施方案中，r1、r2、r3、r4和r5每次出现时各自独立地选自氢、卤化物、
‑
or、
‑
nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、烷基、环烷基、芳基、杂环烷基和杂芳基。
[0029]
在某些实施方案中，r1和r2每次出现时各自独立地选自氢、
‑
or、
‑
nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、烷基、芳基、杂环烷基和杂芳基；且r4为卤化物。
[0030]
在某些实施方案中，x为o、s或nr7，其中r7为氢或烷基。
[0031]
在某些实施方案中，所述化合物具有式2：
[0032][0033]
其中r1、r2、r3、r4和r5各自独立地为氢、f、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基或烷氧基。
[0034]
在某些实施方案中，该化合物具有式3：
[0035][0036]
或其药学上可接受的盐，
[0037]
其中，
[0038]
q为选自1
‑
2的整数；
[0039]
t为选自0
‑
6的整数；
[0040]
x为o、s或nr7；
[0041]
r1和r2每次出现时各自独立地选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or、
‑
so2nr2、
‑
n(r)so2r、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基、杂芳基和
‑
(ch2)
t
r8；
[0042]
r4为氢、烷基或卤化物；
[0043]
r6每次出现时都独立地为氢或烷基；
[0044]
r7每次出现时都独立地为氢或烷基；
[0045]
r8每次出现时都独立地为
‑
n3、
‑
oh、
‑
co2h、
‑
nh2、
‑
c≡ch、
‑
br、
‑
i或n
‑
马来酰亚胺；且
[0046]
r每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基。
[0047]
在某些实施方案中，x为s；r1和r2各自为
‑
or；且r4和r6为氢。
[0048]
在某些实施方案中，所述化合物是：
[0049][0050]
或其药学上可接受的盐。
[0051]
在第二方面，本文提供了制备本文所述化合物或其药学上可接受的盐的方法，该方法包括：使式4的化合物或其药学上可接受的盐、式5的化合物以及催化剂接触，从而形成本文所述的化合物：
[0052][0053]
其中，
[0054]
m和n各自独立地为选自的0
‑
5的整数；
[0055]
p为选自1
‑
4的整数；
[0056]
q为选自1
‑
2的整数；
[0057]
t为选自0
‑
6的整数；
[0058]
j1为卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐、三氟甲磺酸盐、
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3；
[0059]
x为o、s或nr7；
[0060]
r1、r2、r3和r4在每次出现时各自独立地选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or、
‑
so2nr2、
‑
n(r)so2r、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基、杂芳基和
‑
(ch2)
t
r8；
[0061]
r7每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0062]
r8每次出现时都独立地为
‑
n3、
‑
oh、
‑
co2h、
‑
nh2、
‑
c≡ch、
‑
br、
‑
i或n
‑
马来酰亚胺；且
[0063]
r每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0064][0065]
r为选自1
‑
3的整数；
[0066]
j2为卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐、三氟甲磺酸盐、
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3；
[0067]
r5每次出现时都独立地选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or、
‑
so2nr2、
‑
n(r)so2r、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基、杂芳基和
‑
(ch2)
t
r8；
[0068]
r6每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0069]
r9为氢、烷基、环烷基或芳基；或两个r9与它们所连接的氧一起形成5
‑
6元任选杂环；和
[0070]
r
10
每次出现时都独立地为烷基；
[0071]
其中如果j1为卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐或三氟甲磺酸盐，则j2为
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3；并且如果j1为
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3，则j2为卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐或三氟甲磺酸盐。
[0072]
在第三方面，本文提供了包含本文所述化合物的纳米颗粒。
[0073]
在某些实施方案中，所述纳米颗粒还包含非离子型表面活性剂。
[0074]
在某些实施方案中，所述非离子型表面活性剂是聚亚烷基二醇。
[0075]
在某些实施方案中，在ph 7.4的磷酸缓冲盐溶液中纳米颗粒的平均流体动力学尺寸为10
‑
100nm。
[0076]
在第四方面，本文提供了包含本文所述化合物和至少一种药学上可接受的赋形剂的药物组合物。
[0077]
在第五方面，本文提供了检测疑似含有活性氧的样品中活性氧的方法，该方法包括：使样品与本文所述的化合物接触，并检测该化合物的化学发光。
[0078]
在某些实施方案中，所述方法还包括基于检测到的化学发光强度测定样品中活性氧的浓度。
[0079]
在第六方面，本文提供了在受试者中使包含活性氧的组织成像的方法，该方法包括：向所述受试者施用本文所述化合物并检测该化合物的化学发光。
[0080]
在某些实施方案中，通过注射将该化合物施用于组织。
[0081]
在某些实施方案中，所述组织包含癌细胞。
附图说明
[0082]
当结合附图考虑时，根据本公开的以下描述，本公开的上述和其他目的和特征会变得显而易见。
[0083]
图1描绘了(a)提出的被1o2氧化的tbl的cl生成机理；(b)制备tbl点和生成cl的示意图。
[0084]
图2描绘了(a)在不同的dmso/h2o混合物中加水时tbl(10
‑5m)的pl光谱(λ
ex
：460nm)。(b)在不同的dmso/h2o混合物中tbl的相对最大发光强度(i/i0)的图；(c)在pbs溶液(ph＝7.4)中tbl点的流体力学尺寸分布
‑
插图：tbl点的tem图像；(d)tbl点的归一化fl和cl光谱。
[0085]
图3描绘了(a)具有1o2(150mm)的tbl点(2mm)的cl图像和被猪肉火腿的不同切片覆盖的tbl点的fl图像。一片猪肉火腿切片的厚度约为3mm。分箱(binning)：8；曝光时间：4min；f/停止：1；(b)具有不同浓度的1o2(左)且覆盖有一片约3.0mm厚的猪肉火腿(右)的tbl
点(2mm)的cl图像，1o2的浓度从顶部到底部分别为5
×
10
‑4m、1
×
10
‑3m、2.5
×
10
‑3m、5
×
10
‑3m、1
×
10
‑2m；分箱：4；曝光时间：0.5min；f/停止：1；(c)具有1o2且覆盖有一片约3.0mm厚的猪肉火腿的鲁米诺点(1.2mm)和tbl点(1.2mm)的cl图像。分箱：4；曝光时间：4分钟；f/停止：1。
[0086]
图4描绘了用h2o2(1mm，50μl)和naclo(1mm，50μl)皮下注射tbl点(2mm，50μl)后5min、10min、30min以及60min，剃毛小鼠(左侧身体)中cl信号的体内图像。分箱：16；曝光时间：1分钟；f/停止：1。
[0087]
图5描绘了(a)体内cl图像；(b)用h2o2(400mm，50μl)注射tbl点(2mm，200μl)后，肿瘤(左)和正常组织(右)的强度和信噪比。分箱：16；曝光时间：2s；f/停止：1。
具体实施方式
[0088]
定义
[0089]
在整个申请中，在组合物被描述为具有、包括或包含特定组分的情况下，或在方法被描述为具有、包括或包含特定方法步骤的情况下，可以预期的是，本教导的组合物也可以基本上由或由所述组分组成，并且本教导的方法也可以基本上由或由所述方法步骤组成或由所叙述的过程步骤组成。
[0090]
在本技术中，在说要素或组分被包括在列举的要素或组分的列表中和/或从列举的要素或组分中选择的情况下，应当理解，该要素或组件可以是列举的要素或组件中的任何一个，或者要素或组件可以选自所列举的要素或组分中的两个或更多个。此外，应当理解，无论在本文中是明确的还是隐含的，本文所述组合物或方法的要素和/或特征可以以各种方式组合，而不脱离本教导的精神和范围。
[0091]
应当理解，步骤的顺序或执行某些动作的顺序并不重要，只要本教导仍然可操作即可。而且，可以同时进行两个或更多个步骤或动作。
[0092]
除非另外明确指出，否则本文中单数的使用包括复数(反之亦然)。另外，除非另外特别指出，否则在定量值之前使用术语“约”的情况下，本教导也包括该具体定量值本身。除非另有说明或推断，本文所用术语“约”是指标称值
±
10％、
±
7％、
±
5％、
±
3％、
±
1％或
±
0％的变化。
[0093]
如本文所用，术语“受试者(subject)”是指将成为或已经成为治疗、观察和/或实验的对象的动物，通常为哺乳动物或人。当该术语与本文所述化合物的施用结合使用时，则该个体已成为本文所述化合物的治疗、观察和/或施用对象。
[0094]
术语“组合物”旨在涵盖包含指定量的指定成分的产品，以及直接或间接地由指定量的指定成分的组合产生的任何产品。
[0095]
术语“药学上可接受的载体”是指用于制备所需剂型的介质。药学上可接受的载体可以包括一种或多种溶剂、稀释剂或其他液体媒介物；分散或悬浮助剂；表面活性剂；等渗剂；增稠剂或乳化剂；防腐剂；固体黏合剂；润滑剂等。remington
′
s pharmaceutical sciences，fifteenth edition，e.w.martin(mack publishing co.，easton，pa.，1975)和handbook ofpharmaceutical excipients，third edition，a.h.kibbe ed.(american pharmaceutical assoc.2000)，公开了用于配制药物组合物的各种载体及其已知的制备技术。
[0096]
如本文所用，除非另有说明，否则术语“卤代”或“卤化物”包括氟、氯、溴或碘。
[0097]
如本文所用，“烷基”是指直链或支链的饱和烃基。烷基的实例包括甲基、乙基、丙基(例如正丙基和异丙基)、丁基(例如正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基)、戊基(例如1
‑
甲基丁基、2
‑
甲基丁基、异戊基、叔戊基、1，2
‑
二甲基丙基、新戊基和1
‑
乙基丙基)、己基等。在各种实施方案中，烷基可具有1
‑
40个碳原子(即，c1
‑
40烷基)，例如1
‑
30个碳原子(即，c1
‑
30烷基)。在某些实施方案中，烷基可以具有1
‑
6个碳原子，并且可以被称为“低级烷基”。低级烷基的实例包括甲基、乙基、丙基(例如正丙基和异丙基)和丁基(例如正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基)。在某些实施方案中，如本文所述烷基可以任选地被取代。烷基通常不被另一个烷基、烯基或炔基取代。
[0098]
如本文所用，“烯基”是指具有一个或多个碳
‑
碳双键的直链或支链烷基。烯基的实例包括乙烯基、丙烯基、丁烯基、戊烯基、己烯基、丁二烯基、戊二烯基、己二烯基等。一个或多个碳
‑
碳双键可以是内部的(例如在2
‑
丁烯中)或末端的(例如在1
‑
丁烯中)。在各种实施方案中，烯基可具有2
‑
40个碳原子(即c2
‑
40烯基)，例如2
‑
20个碳原子(即c2
‑
20烯基)。在某些实施方案中，如本文所述，烯基可以被取代。烯基通常不被另一个烯基、烷基或炔基取代。
[0099]
如本文所用，“环烷基”本身或作为另一取代基的一部分，除非另有说明，是指在环体系中具有3
‑
12个碳原子的单环烃，并且包括氢，直链、支链和/或环状取代基。示例性的环烷基包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基等。
[0100]
如本文所用，“稠合环”或“稠合环部分”是指具有至少两个环的多环环体系，其中至少一个环是芳族的，并且该芳族环(碳环或杂环)与至少一个可以是芳族或非芳族和碳环或杂环的其他环具有共同的键。如本文所述，这些多环环体系可以是高度p
‑
缀合的并且任选地被取代。
[0101]
本文单独或组合使用的术语“杂环烷基”或“杂环基”是指非芳族的、单环或多环环体系，其中该环体系中的一个或多个原子单独或组合是除了碳以外的元素，例如氮、氧或硫，并且其中环体系任选地被取代。杂环烷基的任何合适的环位置可以共价连接于限定的化学结构。在某些实施方案中，杂原子可以占据杂环与限定的化学结构连接的位置。因此，本领域普通技术人员应当理解，所述杂环烷基环的连接可以通过碳或sp3杂化的氮杂原子来进行。杂环烷基的实例包括但不限于1
‑
(1，2，5，6
‑
四氢吡啶基)、1
‑
哌啶基、2
‑
哌啶基、3
‑
哌啶基、4
‑
吗啉基、3
‑
吗啉基、四氢呋喃
‑2‑
基、四氢呋喃
‑3‑
基、四氢噻吩
‑2‑
基、四氢噻吩
‑3‑
基、1
‑
哌嗪基、2
‑
哌嗪基、吡咯烷基、二氢呋喃基、四氢吡喃基、吡喃基、硫代吡喃基、氮丙啶基、环氧乙烷基(oxiranyl)、亚甲基二氧基、苯并吡喃基(chromenyl)、异噁唑烷基(isoxazolidinyl)、1，3
‑
噁唑烷
‑3‑
基、异噻唑烷基、1，3
‑
噻唑烷
‑3‑
基、1，2
‑
吡唑烷
‑2‑
基、1，3
‑
吡唑烷
‑1‑
基、硫代吗啉基、1，2
‑
四氢噻嗪
‑2‑
基、1，3
‑
四氢噻嗪
‑3‑
基、四氢噻二嗪基、1，2
‑
四氢二嗪
‑2‑
基、1，3
‑
四氢二嗪
‑1‑
基、四氢氮杂环庚三烯基(tetrahydroazepinyl)、哌嗪基、苯并二氢吡喃基(chromanyl)等。
[0102]
如本文所用，“杂原子”是指除碳或氢以外的任何元素的原子，并且包括例如氮、氧、硅、硫、磷和硒。
[0103]
如本文所用，“芳基”是指，一个芳族单环烃环体系，或两个或更多个芳族烃环稠合在一起(即，具有共同的键)的多环环体系，或至少一个芳族单环烃环与一个或多个环烷基和/或环杂烷基环稠合的多环环体系。芳基在其环体系中可以具有6
‑
24个碳原子(例如，c6
‑
24芳基)，环体系可以包括多个稠合环。在某些实施方案中，多环芳基可具有8
‑
24个碳原子。
芳基的任何合适的环位置可以共价连接于限定的化学结构。仅具有芳族碳环的芳基的实例包括苯基、1
‑
萘基(双环)、2
‑
萘基(双环)、蒽基(三环)、菲基(三环)、稠五苯基(五环)等基团。至少一个芳族碳环与一个或多个环烷基和/或环杂烷基环稠合的多环环体系的实例，尤其包括环戊烷的苯并衍生物(即茚满基，其为5，6
‑
双环环烷基/芳族环体系)、环己烷的苯并衍生物(即四氢萘基，其为6，6
‑
双环烷基/芳族环体系)、咪唑啉的苯并衍生物(即苯并咪唑啉基，其为5，6
‑
双环杂环烷基/芳族环体系)和吡喃的苯并衍生物(即苯并吡喃基，其为6，6
‑
双环杂环烷基/芳族环体系)的苯并衍生物。芳基的其他实例包括苯并二噁烷基、苯并二氧杂环戊烯基、苯并二氢吡喃基、二氢吲哚基等。在某些实施方案中，芳基可以任选地被取代。在某些实施方案中，芳基可具有一个或多个卤素取代基，并且可被称为“卤代芳基”。全卤代芳基，即所有氢原子均被卤素原子取代的芳基(例如
‑
c6f5)，包括在“卤代芳基”的定义内。在某些实施方案中，芳基被另一个芳基取代，并且可以称为联芳基。联芳基中的每个芳基都可以任选地被取代。
[0104]
术语“芳烷基”是指被芳基取代的烷基。
[0105]
如本文所用，“杂芳基”是指含有至少一个选自氧(o)、氮(n)、硫(s)、硅(si)和硒(se)中的环杂原子的芳族单环环体系，或存在于环体系中的至少一个环是芳族的并且含有至少一个环杂原子的多环环体系。多环杂芳基包括具有两个或多个稠合在一起的杂芳基环的多环杂芳基，以及具有至少一个与一个或多个芳族碳环、非芳族碳环和/或非芳族环杂烷基环稠合的单环杂芳基环。整体上，杂芳基可具有例如5
‑
24个环原子并且含有1
‑
5个环杂原子(即5
‑
20元杂芳基)。杂芳基可在导致稳定结构的任何杂原子或碳原子处连接定义的化学结构。通常，杂芳基环不含有o
‑
o、s
‑
s或s
‑
o键。然而，杂芳基中的一个或多个n或s原子可以被氧化(例如，吡啶n
‑
氧化物噻吩s
‑
氧化物、噻吩s，s
‑
二氧化物)。杂芳基的实例包括，例如，如下所示的5或6元单环和5
‑
6双环环体系：其中t为o、s、nh、n
‑
烷基、n
‑
芳基、n
‑
(芳基烷基)(例如，n
‑
苄基)、sih2、sih(烷基)、si(烷基)2、sih(芳基烷基)、si(芳基烷基)2或si(烷基)(芳基烷基)。此类杂芳基环的实例包括吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三唑基、四唑基、吡唑基、咪唑基、异噻唑基、噻唑基、噻二唑基、异噁唑基、噁唑基、噁二唑基、吲哚基、异吲哚基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、喹啉基、2
‑
甲基喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、苯并三唑基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并异噁唑基、苯并噁二唑基、苯并噁唑基、噌啉基、1h
‑
吲唑基、2h
‑
吲唑基、吲哚嗪基、异苯并呋喃基(isobenzofuyl)、萘啶基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、噁唑并吡啶基、噻唑并吡啶基、咪唑并吡啶基、呋喃并吡啶基、噻吩并吡啶基、吡啶并嘧啶基、吡啶并吡嗪基、吡啶并哒嗪基、噻吩并噻唑基、噻吩并噁唑基、噻吩并咪唑基等。杂芳基的其他实例包括4，5，6，7
‑
四氢吲哚基、四氢喹啉基、苯并噻吩并吡啶基、苯并呋喃基吡啶基等。在某些实施方案中，如本文所述，杂芳基可被取代。在某些实施方案中，杂芳基可任选地被取代。
[0106]
术语“任选地被取代”是指化学基团，例如烷基、环烷基芳基等，其中一个或多个氢可以被本文所述的，例如卤素、叠氮化物、烷基、芳烷基、烯基、炔基、环烷基、羟基、烷氧基、氨基、硝基、巯基、亚氨基、酰胺基、膦酸酯、次膦酸酯、羰基、羧基、甲硅烷基、醚、烷硫基、磺酰基、磺酰胺基、酮、醛、酯、杂环基、芳族或杂芳族部分、
‑
cf3、
‑
cn等的取代基取代。
[0107]
术语“碳环”是本领域公认的，并且是指每个原子都是碳的芳族或非芳族环。
[0108]
如本文所用，术语“药学上可接受的盐”是指，在合理的医学判断范围内适用于与
受试者的组织接触而没有过度毒性、刺激性、过敏反应等的那些盐，并且具有合理的收益/风险比。药学上可接受的盐是本领域众所周知的。例如，berge等在j.pharmaceutical sciences(1977)66：1
‑
19中详细描述了药学上可接受的盐。本文提供的化合物的药学上可接受的盐包括衍生自合适的无机和有机酸和碱的那些盐。药学上可接受的无毒酸加成盐的实例是用无机酸或有机酸或通过使用本领域所用的其他方法例如离子交换形成的氨基盐，无机酸为例如盐酸、氢溴酸、磷酸、硫酸和高氯酸，有机酸为例如乙酸、草酸、马来酸、酒石酸、柠檬酸、琥珀酸或丙二酸。其他药学上可接受的盐包括己二酸盐、藻酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯磺酸盐(benzenesulfonate)、苯磺酸盐(besylate)、苯甲酸盐、硫酸氢盐、硼酸盐、丁酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、柠檬酸盐、环戊烷丙酸盐、二葡萄糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙烷磺酸盐、甲酸盐、富马酸盐、葡庚糖酸盐、甘油磷酸盐、葡糖酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸酸、氢碘酸盐、2
‑
羟基
‑
乙烷磺酸盐、乳糖醛酸盐、乳酸盐、月桂酸盐、月桂基硫酸盐、苹果酸盐、马来酸盐、丙二酸盐、甲基磺酸盐、2
‑
萘磺酸盐、烟酸盐、硝酸盐、油酸盐、草酸盐、棕榈酸盐、双羟乃酸盐、果胶酸盐、过硫酸盐、3
‑
苯基丙酸盐、磷酸盐、苦味酸盐、三甲基乙酸盐、丙酸盐、硬脂酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、对甲苯磺酸盐、十一烷酸盐、戊酸盐等。在某些实施方案中，可衍生盐的有机酸包括，例如乙酸、丙酸、乙醇酸、丙酮酸、草酸、马来酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸等。
[0109]
衍生自适当碱的药学上可接受的盐包括碱金属、碱土金属、铵和n

(c1‑4烷基)4盐。代表性的碱金属或碱土金属盐包括钠、锂、钾、钙、镁、铁、锌、铜、锰、铝等。如果合适，其他药学上可接受的盐包括无毒的铵、季铵和使用抗衡离子，例如卤化物、氢氧化物、羧酸盐、硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、低级烷基磺酸盐和芳基磺酸盐，形成的胺阳离子。可以衍生盐的有机碱包括，例如伯、仲和叔胺，取代胺，包括天然存在的取代胺，环胺、碱性离子交换树脂等，例如异丙胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺和乙醇胺。在某些实施方案中，药学上可接受的碱加成盐选自铵盐、钾盐、钠盐、钙盐和镁盐。
[0110]
如本文所用，短语“聚集诱导发光”或“aie”是指在荧光化合物的无定形或结晶(固态)状态下聚集时，荧光化合物增强发光，而荧光化合物在稀溶液中表现出弱发光，或基本上不发光。
[0111]
如本文所用，术语“λex”是指激发波长。
[0112]
如本文所用，术语“λem”是指发射波长。
[0113]
如本文所用，术语“样品”是指，尽管不一定但通常为流体形式，但也可以是固态或气态形式，疑似含有活性氧的材料或材料混合物。在某些实施方案中，样品源自多种来源，例如来食品、环境材料(例如土壤、空气、水等)或生物体，如体液，来自组织或器官的样品，清洗/冲洗液的样品，或从外部或内部身体表面获得的拭子或涂片。在某些实施方案中，本文所述方法涵盖粪便、尿液、唾液、脑脊液、血液、血清、血浆或泪液的样品，作为样品。
[0114]
本公开提供了式1的化合物或其药学上可接受的盐：
[0115][0116]
其中，
[0117]
m和n各自独立地为选自1
‑
5的整数；
[0118]
p为选自1
‑
4的整数；
[0119]
q为选自1
‑
2的整数；
[0120]
r为选自1
‑
3的整数；
[0121]
t为选自0
‑
6的整数；
[0122]
x为o、s或nr7；
[0123]
r1、r2、r3、r4和r5每次出现时各自独立地选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or、
‑
so2nr2、
‑
n(r)so2r、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基、杂芳基和
‑
(ch2)
t
r8；
[0124]
r6每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0125]
r7每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0126]
r8每次出现时都独立地为
‑
n3、
‑
oh、
‑
co2h、
‑
nh2、
‑
c≡ch、
‑
br、
‑
i或n
‑
马来酰亚胺；且
[0127]
r每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基。
[0128]
在某些实施方案中，m和n各自独立地为选自1
‑
5、1
‑
4、1
‑
3、1
‑
2或1的整数。
[0129]
在某些实施方案中，p为选自1
‑
4、1
‑
3、1
‑
2或1的整数。
[0130]
在某些实施方案中，q为选自1
‑
2或1的整数。
[0131]
在某些实施方案中，r为选自1
‑
3、1
‑
2或1的整数。
[0132]
在某些实施案中，t为选自0
‑
6、0
‑
5、0
‑
4、0
‑
3、0
‑
2、2
‑
6、2
‑
5或2
‑
4的整数。
[0133]
在某些实施方案中，r1和r2每次出现时各自独立地选自氢、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
so2or、烷基、环烷基、芳基、杂环烷基、杂芳基和
‑
(ch2)
t
r8。在某些实施方案中，r1和r2各自为
‑
or。
[0134]
在某些实施方案中，r3选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or，
‑
nr2、烷基、环烷基、芳基、杂环烷基和杂芳基。在某些实施方案中，r3为氢。
[0135]
在某些实施方案中，r4选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or和
‑
so2nr2。在某些实施方案中，r4为氢或为选自氟化物和氯化物的卤化物。
[0136]
在某些实施方案中，r5选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
nr2、烷基、环烷基、芳基、杂环烷基和杂芳基。在某些实施方案中，r5为氢。
[0137]
在某些实施方案中，r6为氢或c1‑
c6烷基。在某些实施方案中，r6为氢。
[0138]
在某些实施例中，r7为c1‑
c
16
烷基、c1‑
c
12
烷基、c1‑
c8烷基或c1‑
c6烷基。
[0139]
在某些实施方案中，所述化合物具有式2：
[0140][0141]
或其药学上可接受的盐，
[0142]
其中，r1、r2、r3、r4和r5各自独立地如本文所述任何实施方案中所定义。
[0143]
在某些实施方案中，化合物具有式2，其中r1、r2、r3、r4和r5各自独立地为氢、f、烷基、不饱和烷基、杂烷基、环烷基、杂环烷基、芳基、杂芳基、羧基、氨基、磺酸基、烷硫基或烷氧基。
[0144]
在某些实施方案中，所述化合物具有式2：
[0145][0146]
或其药学上可接受的盐，
[0147]
其中，q、x、r1、r2、r4和r6各自独立地如本文所述任何实施方案所定义。
[0148]
在某些实施方案中，所述化合物是：
[0149][0150]
或其药学上可接受的盐。
[0151]
本文所述的化合物可以任选地与能够选择性结合感兴趣的靶标的靶向剂缀合。靶向剂可以是抗体、抗体片段(例如fab、fab
′
、f(ab
′
)2、fv)、单链(scfv))、肽、适体或小分子，例如碳水化合物、多核苷酸、脂质、多肽等。
[0152]
靶向剂可以经由任选的接头直接共价键合至本文所述的化合物。在某些实施方案中，靶向剂经由具有式
‑
(ch2)
t
r8的接头共价键合至化合物，其中
“‑”
代表接头与本文所述化合物连接的位点；t为选自0
‑
6的整数；且r8为
‑
n3、
‑
oh、
‑
co2h、
‑
nh2、
‑
c≡ch、
‑
br、
‑
i或n
‑
马来酰亚胺。在这种情况下，靶向剂可以通过与r8上存在的官能团反应而共价连接。靶向剂的共价连接和r8上存在的官能团的选择在本领域普通技术人员的能力范围内。
[0153]
本文还提供了式1a的化合物或其药学上可接受的盐或两性离子：
[0154][0155]
其中m、n、p、q、x、r1、r2、r3、r4和r5各自独立地如本文所述。
[0156]
在某些实施方案中，式1a的化合物为：
[0157][0158]
或其药学上可接受的盐或两性离子。
[0159]
本公开还提供了包含本文所述的化合物或纳米颗粒以及至少一种药学上可接受的赋形剂和/或药学上可接受的载体的药物组合物。
[0160]
根据标准药学实践，本文所述的化合物或纳米颗粒及其药学上可接受的盐可以在药物组合物中单独或与药学上可接受的载体或稀释剂组合施用于个体。可以肠胃外施用该化合物或纳米颗粒。肠胃外给药包括静脉内、肌肉内、腹膜内、皮下和局部给药，优选的方法是静脉内给药。
[0161]
因此，本公开提供了药学上可接受的组合物，其包含与一种或多种药学上可接受的载体(添加剂)和/或稀释剂一起配制的一定量的本文所述的化合物或纳米颗粒。本公开的药物组合物可以被专门配制为以液体形式给药，包括适于以下的那些形式：(1)肠胃外给药，例如通过静脉内，例如无菌溶液或悬浮液。
[0162]
如本文所述，本文所述的化合物或纳米颗粒的某些实施方案可以含有碱性官能团，例如氨基，并因此能够与药学上可接受的酸形成药学上可接受的盐。在这方面，术语“药学上可接受的盐”是指本公开的化合物的相对无毒的无机和有机酸加成盐。这些盐可以在给药媒介物或剂型制造过程中原位制备，或通过使游离碱形式的本发明的纯化化合物与合适的有机酸或无机酸单独反应，并在随后的纯化过程中分离由此形成的盐来原位制备。代表性的盐包括溴化物、氯化物、硫酸盐、硫酸氢盐、碳酸盐、碳酸氢盐、硝酸盐、乙酸盐、戊酸盐、油酸盐、棕榈酸盐、硬脂酸盐、月桂酸盐、苯甲酸盐、乳酸盐、磷酸盐、甲苯磺酸盐、柠檬酸盐、马来酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、萘酸盐、甲磺酸盐、葡庚糖酸盐、乳糖醛酸盐和月桂基磺酸盐等。
[0163]
本公开的化合物的药学上可接受的盐包括化合物的常规无毒盐或季铵盐，例如来自无毒有机或无机酸的盐。例如，这种常规的无毒盐包括衍生自无机酸的盐，该无机酸例如盐酸、氢溴酸、硫酸、氨基磺酸、磷酸、硝酸等；由有机酸制备的盐，该有机酸例如乙酸、丙酸、琥珀酸、乙醇酸、硬脂酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸、棕榈酸、马来酸、羟基马来酸、苯乙酸、谷氨酸、苯甲酸、水杨酸、磺胺酸、2
‑
乙酰氧基苯甲酸、富马酸、甲苯磺酸、甲烷
磺酸、乙烷二磺酸、草酸、羟乙磺酸(isothionic acid)等。
[0164]
在其他情况下，本文所述的化合物可以含有一个或多个酸性官能团，因此能够与药学上可接受的碱形成药学上可接受的盐。在这些情况下，术语“药学上可接受的盐”是指本发明化合物的相对无毒的无机和有机碱加成盐。这些盐同样可以在给药媒介物或剂型制造过程中原位制备，或通过使游离酸形式的纯化化合物与以下分别反应来原位制备：与诸如药学上可接受的金属阳离子的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐等合适的碱、与氨或与药学上可接受的有机伯、仲胺或叔胺。代表性的碱金属盐或碱土金属盐包括锂盐、钠盐、钾盐、钙盐、镁盐和铝盐等。可用于形成碱加成盐的代表性有机胺包括乙胺、二乙胺、乙二胺、乙醇胺、二乙醇胺、哌嗪等。
[0165]
组合物中也可以存在湿润剂、乳化剂和润滑剂，例如月桂基硫酸钠和硬脂酸镁，以及着色剂、脱模剂、包衣剂、甜味剂和增香剂、防腐剂、增溶剂、缓冲剂和抗氧化剂。
[0166]
制备包含该化合物的药物的方法包括使本文所述的化合物与载体和任选的一种或多种辅助成分结合的步骤。通常，制剂通过以下方式制备：将本文所述的化合物与液体载体均匀且紧密地结合在一起(液体制剂)，然后冻干液体载体(用于与无菌水等重构的粉末制剂)，或细分固体载体或两者兼有，然后在必要时对产品进行成型或包装。
[0167]
适用于肠胃外给药的本公开的药物组合物，包含一种或多种本文所述的化合物与一种或多种药学上可接受的无菌等渗水性或非水性溶液、分散液、混悬液或乳液或在使用前就可以重构为无菌液可注射溶液或分散液的无菌粉末，上述液体或无菌粉末可以含有使制剂与预定接收者的血液或悬浮剂或增稠剂等渗的糖(例如蔗糖)、醇、非离子型表面活性剂(例如tween 20)、抗氧化剂、缓冲剂、抑菌剂、螯合剂、溶质。
[0168]
可以在本公开的药物组合物中使用的合适的水性和非水性载体的实例包括水、乙醇、多元醇(例如甘油、丙二醇、聚乙二醇等)及其合适的混合物，植物油，例如橄榄油，以及可注射的有机酯，例如油酸乙酯。例如，通过使用包衣材料，例如卵磷脂，在分散液的情况下通过保持所需的粒径，以及通过使用表面活性剂，可以保持适当的流动性。
[0169]
这些组合物还可包含佐剂，例如防腐剂、湿润剂、乳化剂和分散剂。可以通过包括各种抗菌剂和抗真菌剂，例如对羟基苯甲酸酯、氯丁醇、酚、山梨酸等，来确保防止微生物对本发明化合物的作用。还可能需要在组合物中包括等渗剂，例如糖、氯化钠等。另外，可通过包括延迟吸收的试剂，例如单硬脂酸铝和明胶来延长可注射药物形式的吸收。
[0170]
本公开还提供了包含本文所述的化合物的纳米颗粒。在某些实施方案中，纳米颗粒还包含非离子型表面活性剂。非离子型表面活性剂可以是聚亚烷基二醇。示例性的聚亚烷基二醇是聚乙二醇、聚丙二醇及其混合物和共聚物。在某些实施方案中，非离子型表面活性剂是聚(乙二醇)
‑
嵌段
‑
聚(丙二醇)。
[0171]
在ph 7.4的磷酸缓冲盐溶液中，纳米颗粒的平均流体动力学尺寸可以为10
‑
2,500nm、10
‑
2,000nm、10
‑
1,500nm、10
‑
1,000nm、10
‑
500nm、10
‑
100nm、10
‑
50nm、10
‑
40nm、10
‑
30nm、20
‑
30nm、20
‑
50nm、30
‑
50nm或40
‑
50nm。
[0172]
可以使用众所周知的常规合成方法来制备本文所述的化合物。基于常识和本文公开的方法，本领域普通技术人员可以容易地制备本文描述的化合物。
[0173]
在下面的实施例中，通过suzuki c
‑
c偶联反应制备tbl。其他金属介导的c
‑
c偶联反应可用于制备本文所述的化合物。c
‑
c偶联反应的选择会部分取决于起始材料的官能团
相容性。
[0174]
在某些实施方案中，本文所述的化合物通过使式4的化合物或其药学上可接受的盐、式5的化合物以及催化剂接触来制备，从而形成本文所述的化合物：
[0175][0176]
其中，
[0177]
m和n各自独立地为选自0
‑
5的整数；
[0178]
p为选自1
‑
4的整数；
[0179]
q为选自1
‑
2的整数；
[0180]
t为选自0
‑
6的整数；
[0181]
j1是卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐、三氟甲磺酸盐、
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3；
[0182]
x为o、s或nr7；
[0183]
r1、r2、r3和r4每次出现时各自独立地选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or、
‑
so2nr2、
‑
n(r)so2r、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基、杂芳基、(ch2)
t
r8；
[0184]
r7每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基和杂芳基；
[0185]
r8每次出现时都独立地为
‑
n3、
‑
oh、
‑
co2h、
‑
nh2、
‑
c≡ch、
‑
br、
‑
i或n
‑
马来酰亚胺；且
[0186]
r每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基和杂芳基；
[0187][0188][0189]
r为选自1
‑
3的整数；
[0190]
j2为卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐、三氟甲磺酸盐、
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3；
[0191]
r5每次出现时都独立地选自氢、卤化物、腈、硝基、
‑
or、
‑
sr、
‑
nr2、
‑
(c＝o)r、
‑
(c＝o)or、
‑
(c＝o)nr2、
‑
n(r)(c＝o)r、
‑
o(c＝o)r、
‑
n(r)(c＝o)or、
‑
n(r)(c＝o)nr2、
‑
o(c＝o)nr2、
‑
(s＝o)r、
‑
so2r、
‑
so2or、
‑
so2nr2、
‑
n(r)so2r、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基、杂芳基、(ch2)
t
r8；
[0192]
r6每次出现时都独立地为氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、杂环烷基或杂芳基；
[0193]
r9为氢、烷基、环烷基或芳基；或两个r9与它们所连接的氧一起形成5
‑
6元任选杂环；并且每个r
10
在每次出现时都独立地为烷基；
[0194]
其中如果j1为卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐或三氟甲磺酸盐，则j2为
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3；如果j1为
‑
b(or9)2或
‑
sn(r
10
)3，则j2为卤化物、甲磺酸盐、甲苯磺酸盐或三氟甲磺酸盐。
[0195]
催化剂可以为钯催化剂。可以将钯催化剂直接添加到反应混合物中或作为原位转化为催化剂的预催化剂添加。在某些实施方案中，钯催化剂或预催化剂选自pd/c、双(二亚苄基丙酮)钯(0)、[1，1
′‑
双(二苯基膦基)二茂铁]二氯钯(ii)、双(三苯基膦)二乙酸钯(ii)、双(三苯基膦)二氯化钯(ii)、二氯(1，5
‑
环辛二烯)钯(ii)、乙酸钯(ii)、乙酰丙酮钯(ii)、氯化钯(ii)、四(三苯基膦)钯(0)、三(二亚苄基丙酮)二钯(0)等。在某些实施方案中，反应还包含配体，例如pr
’3，其中每个r’都独立地选自任选取代的烷基、任选取代的环烷基、任选取代的芳基或任选取代的杂芳基。在某些实施方案中，钯催化剂或预催化剂是四(三苯基膦)钯(0)。
[0196]
在j1或j2为
‑
b(or9)2的情况下，反应还可以包含碱，例如有机或无机碱。示例性的碱包括但不限于k2co3、na2co3、cs2co3、naoh、koh、nahco3、na3po4和kf。在某些实施方案中，碱为k2co3。
[0197]
在j1或j2为
‑
sn(r
10
)3的情况下，反应还可以包含氟化盐和任选地铜盐。示例性的氟化盐包括但不限于kf和csf。示例性的铜盐包括但不限于cubr或cui。
[0198]
偶联反应可以在多种溶剂中进行，例如dmf(二甲基甲酰胺)、dme(二甲氧基乙烷)、dma(二甲基乙酰胺)、nmp(n
‑
甲基吡咯烷酮)、thf(四氢呋喃)、甲苯、甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、水及其混合物。在某些实施方案中，反应在thf/水中进行。
[0199]
本文所述的化合物和纳米颗粒可用于检测样品中的活性氧。因此，本公开还提供了检测疑似含有活性氧的样品中活性氧的方法，该方法包括：使样品与本文所述的化合物或纳米颗粒接触，并检测该化合物或纳米颗粒的化学发光。
[0200]
活性氧可以是过氧化物、超氧化物、羟基自由基、单线态氧或其组合。在某些实施方案中，活性氧是有机过氧化物、有机氢过氧化物及其组合。
[0201]
样品可以包括食品、环境材料(例如土壤、空气、水等)或生物材料，例如获自哺乳动物、真菌、植物、细菌或病毒的样品。在某些实施方案中，样品包含获自个体的组织或体液。在某些实施方案中，样品包括癌症。
[0202]
在样品包括癌症的情况下，癌症可以是头、颈、眼、口、咽喉(throat)、食道、支气管、喉(larynx)、咽、胸、骨、肺、结肠、直肠、胃、前列腺、膀胱、子宫、子宫颈、乳腺、卵巢、睾丸或其他生殖器官、皮肤、甲状腺、血液、淋巴结、肾脏、肝脏、胰腺以及脑或中枢神经系统的癌症。
[0203]
检测化合物或纳米颗粒化学发光的步骤可以包括使用光谱仪在近红外区域中检测纳米颗粒化合物的化学发光。在某些实施方案中，在750
‑
1,400nm或550
‑
800nm之间检测到纳米颗粒化合物的化学发光。
[0204]
本文所述的化合物和纳米颗粒可以在伤口中用作伤口愈合监测的活性氧传感器。本文所述的化合物和纳米颗粒还可以以可注射、植入物、绷带、缝合线等形式用于监测皮肤或其下组织的活性氧会是有益的应用中，例如在伤口愈合监测和手术中。本文所述的化合物和纳米颗粒还可以用于测量循环系统中存在的活性氧或用于监测肺功能。本文所述的化合物和纳米颗粒还可用于肿瘤学应用中，以确定组织或器官中的缺氧程度。在某些实施方
案中，本文所述的化合物和纳米颗粒用于监测动物中的肿瘤生长，包括但不限于用于肿瘤学药物和诊断研究和发现(例如，癌症疗法剂量给药或肿瘤代谢监测)中的小鼠或大鼠模型。
[0205]
检测样品中活性氧的方法还可以包括，测定样品中活性氧的浓度。在这种情况下，该方法还可以包括使用光谱仪将化合物或纳米颗粒的化学发光与使用包含该化合物或纳米颗粒的标准样品中已知浓度的活性氧的化学发光之间的相互关系制得的一个或多个校准曲线进行比较；并测定样品中活性氧的浓度。
[0206]
样品与具有已知浓度的活性氧的标准样品中化合物或纳米颗粒的化学发光之间的相互关系可以通过以下方式确定：制备一系列标准样品，这些标准样品优选包含类似的分析物基质，该基质含有该化合物或纳米颗粒和已知浓度的活性氧，并使用光谱仪确定具有不同活性氧浓度的每个标准样品的吸光度。可以使用包含该化合物或纳米颗粒的标准样品中已知浓度的活性氧的吸光度之间的相互关系来绘制一条或多条校准曲线。然后可以通过将测试样品的化学发光与校准曲线进行比较来测定样品中活性氧的浓度。
[0207]
实施例
[0208]
所有用于合成的化学品均购自sigma
‑
aldrich，j&k chemistry and energy chemical(中国)，收到后无需进一步纯化。非离子型表面活性剂聚(乙二醇)
‑
嵌段
‑
聚(丙二醇)(平均分子量约12,600g/mol)由aldrich co.，ltd以f127(99％)商标出售。次氯酸钠(naclo，活性氯≥5.2％)和过氧化氢(30％)由国药集团化学试剂有限公司(sinopharm chemical reagent co.，ltd)提供。达尔伯克氏改良伊格尔培养基(dulbecco
′
s modified eagle medium，dmem)、胎牛血清(fetal bovine serum，fbs)和青霉素
‑
链霉素购自m&c基因技术(北京)有限公司(m&c gene technology(beijing)ltd)。3
‑
(4，5
‑
二甲基
‑2‑
噻唑基)
‑
2，5
‑
溴化联苯四唑(mtt)获得自energy chemical co.，ltd。
[0209]1h nmr和
13
c nmr光谱通过bruker arx 400nmr光谱仪测量。高分辨率质谱(hrms)通过以maldi
‑
tof模式运行的gct premier cab048质谱仪测量。在perkinelmer lambda 365分光光度计上测量uv
‑
vis吸收光谱。通过
‑
3spectrofluoromete测量光致发光(photoluminescence，pl)光谱。绝对荧光量子产率通过hamamatsu量子产率谱仪c11347 quantaurus qy测量。通过动态光散射(dls，malvem zetasizer nano zs90，美国)测量tbl点的尺寸(直径，nm)。通过透射电子显微镜(tem，hitachiht7700，日本)观察tbl点的形态。
[0210]
实施例
‑
tbl的合成
[0211]
方案1.tbl的合成路线
[0212][0213]4‑
(7
‑
溴苯并[c][1，2，5]噻二唑
‑4‑
基)
‑
n，n
‑
双(4
‑
甲氧基苯基)苯胺(化合物1)的合成。在100ml双颈圆底烧瓶中，将4
‑
甲氧基
‑
n
‑
(4
‑
甲氧基苯基)
‑
n
‑
(4
‑
(4，4，5，5
‑
四甲基
‑
1，3，2
‑
二氧杂环戊硼烷
‑2‑
基)苯基)苯胺(2.16g，5mmol)、4，7
‑
二溴苯并[c][1，2，5]噻二唑(1.75g，6mmol)和pb(pph3)4(30mg，0.026mmol)在n2保护下溶解于thf(40ml)和k2co3溶液(2m，5ml)中，然后将混合物加热至80℃并搅拌12h。之后，将反应混合物冷却至室温，并用dcm(40ml
×
3)萃取，然后将有机层用mgso4干燥并浓缩。通过硅胶色谱法用己烷/乙酸乙酯(3∶1，v/v)纯化粗产物，得到为呈橙色粉末的化合物1(1.96g，76％)。1h nmr(400mhz，氯仿
‑
d)δ7.88(d，j＝7.7hz，1h)，7.77
‑
7.72(m，2h)，7.51(d，j＝7.6hz，1h)，7.17
‑
7.11(m，4h)，7.06
‑
7.00(m，2h)，6.89
‑
6.84(m，4h)，3.81(s，6h).
13
c nmr(101mhz，氯仿
‑
d)δ156.33，153.99，153.26，149.34，140.37，133.83，132.43，129.77，127.85，127.19，126.93，119.49，114.83，111.68，55.52.hrms(maldi
‑
tof，m/z)：[m]计算值c
26
h
20
brn3o2s 517.0460，实测值517.0488。
[0214]4‑
甲氧基
‑
n
‑
(4
‑
甲氧基苯基)
‑
n
‑
(4
‑
(7
‑
(4，4，5，5
‑
四甲基
‑
1，3，2
‑
二氧杂环戊硼烷
‑2‑
基)苯并[b]1，2，5]噻二唑
‑4‑
基)苯基)苯胺(化合物2)的合成。在50ml双颈圆底烧瓶中，将化合物1(517.04mg，1mmol)、双(频哪醇合)二硼(380.91mg，1.5mmol)、koac(294.45mg，3mmol)和pd(dppf)cl2(35mg，0.05mmol)在n2气氛下溶解于无水二噁烷(20ml)中，然后将反应混合物在110℃下搅拌24h。冷却至室温后，将粗产物用dcm(30ml
×
3)萃取，并用mgso4干燥，然后浓缩有机层，并通过硅胶色谱法用己烷/乙酸乙酯(3∶1，v/v)纯化，得到为红色粉末的化合物2(407mg，72％)。1h nmr(400mhz，氯仿
‑
d)δ8.22(d，j＝7.0hz，1h)，7.84
‑
7.81(m，2h)，7.64(d，j＝7.1hz，1h)，7.15
‑
7.12(m，4h)，7.06
‑
7.02(m，2h)，6.88
‑
6.84(m，4h)，3.81(s，6h)，1.45(s，12h).
13
c nmr(101mhz，氯仿
‑
d)δ158.36，156.26，153.36，149.30，140.46，139.37，137.02，130.05，128.71，127.21，127.12，125.84，119.56，114.80，84.25，55.52，24.93.hrms(maldi
‑
tof，m/z)：[m h

]计算值，c
32
h
33
bn3o4s 566.2285，实测值566.2254。
[0215]6‑
溴
‑
2，3
‑
二氢酞嗪
‑
1，4
‑
二酮(化合物3)的合成。在250ml双颈圆底烧瓶中，将5
‑
溴邻苯二甲酸酐(5.9g，26mmol)在n2气氛下添加到乙酸(60ml)中，然后将混合物在125℃搅拌1h。冷却至室温后，将肼一水合物(1.325ml，27.3mmol)逐滴注入混合物中，然后将反应混
合物在125℃下回流30min。冷却至室温后，白色固体从溶剂中沉淀出来，并通过过滤分离。将产物溶解于5％naoh(15ml)中，并用acoh(1.5ml)酸化，然后白色固体再次沉淀。将固体用水(100ml)和meoh(100ml)洗涤，得到为白色固体的化合物3(5.22g，84％)。1hnmr(400mhz，dmso
‑
d6)δ11.74(s，2h)，8.15(s，1h)，8.04(dd，j＝8.5，1.9hz，1h)，7.98(d，j＝8.5hz，1h)。
[0216]6‑
(7
‑
(4
‑
(双(4
‑
甲氧基苯基)氨基)苯基)苯并[c][1，2，5]噻二唑
‑4‑
基)
‑
2，3
‑
二氢酞嗪
‑
1，4
‑
二酮(tbl)的合成。在100ml双颈圆底烧瓶中，将化合物2(56.2mg，0.1mmol)、化合物3(24.0mg，0.1mmol)和pb(pph3)4(15mg，0.013mmol)在n2气氛下溶解于thf(20ml)和k2co3溶液(2m，1ml)中，然后将溶液在80℃下回流12h。冷却至室温后，用hcl(0.1m)溶液将溶液的ph调节至7.0，然后将粗产物用dcm(30ml
×
3)萃取，并用mgso4干燥，将有机层浓缩，并通过硅胶色谱法用dcm/meoh(5∶1，v/v)纯化，得到为红色粉末的化合物tbl(27.5mg，46％)。1h nmr(400mhz，dmso
‑
d6)δ8.76(s，1h)，8.46(d，j＝7.6hz，1h)，8.22(d，j＝8.0hz，1h)，8.10(d，j＝7.4hz，1h)，7.92(d，j＝8.9hz，3h)，7.16
‑
7.11(m，4h)，7.00
‑
6.95(m，4h)，6.90(d，j＝8.8hz，2h)，3.77(s，6h).13c nmr(101mhz，dmso
‑
d6)δ156.63，153.84，152.15，147.92，140.10，139.35，133.05，130.53，130.22，130.13，128.09，127.69，127.20，124.83，118.80，115.57，115.15，114.19，55.75，37.74，29.65，22.56，14.42.hrms(maldi
‑
tof，m/z)：[m h

]计算值c
34
h
26
n5o4s 600.1707，实测值600.1691。
[0217]
实施例2
‑
tblcooh的合成
[0218]4‑
(7
‑
(4
‑
(双(4
‑
甲氧基苯基)氨基)苯基)苯并[c][1，2，5]噻二唑
‑4‑
基)邻苯二甲酸(tblcooh)的合成。在20ml烧杯中，将tbl(12mg，0.02mmol)溶解于thf(5ml)中，然后添加在h2o(5ml)中的naclo溶液(5％，72μl，0.1mm)和h2o2溶液(30％，10μl，0.1mm)，并搅拌1h。然后浓缩溶剂，并将粗产物用二乙醚(10ml
×
3)洗涤，得到为红色粉末的tblcooh(9mg，74％)。1h nmr(400mhz，dmso
‑
d6)δ8.83(s，1h)，8.33(d，j＝8.2hz，1h)，8.14(dd，j＝8.2，2.1hz，1h)，7.99(d，j＝7.4hz，1h)，7.91(dd，j＝8.2，3.3hz，3h)，7.18
‑
7.10(m，4h)，7.02
‑
6.94(m，4h)，6.90(dt，j＝9.0，2.2hz，2h)，3.76(s，6h).hrms(malditof，m/z)：[m]计算值c
34
h
25
n3o6s 603.1464，实测值603.1448。
[0219]
实施例3
‑
tbl点的制备
[0220]
将tbl(5mg)和f127(0.25g)溶解于2ml thf中，得到均匀的混合物。然后将混合物滴入6ml的0.1m ph 7.4pbs缓冲液中，并超声处理10min。旋转蒸发除去所有thf后，将tbl点溶液用0.2μm过滤器过滤，然后将得到的溶液气密保存在4℃中，以进行后续实验。
[0221]
实施例4
‑
tbl点的稳定性
[0222]
将pbs溶液(0.1m，ph＝7.4)中不同浓度的tbl点在4℃下避光保存，并在四周内监测其平均直径、pdi、聚集。此外，我们还检测了含有10％fbs的dmem中tbl点的平均直径和pdi。
[0223]
实施例5
‑
评估tbl点对常见ros的cl响应
[0224]
我们评估了tbl点对常见ros(例如h2o2、次氯酸根阴离子(clo
‑
)、羟基自由基(oh
·
)、超氧阴离子自由基(o2·
‑
)和1o2)的cl响应。根据报道的方法生成ros。通过fenton反应使用h2o2和feso4生成oh
·
，在黄嘌呤氧化酶氧化黄嘌呤的过程中生成了o2
·
‑
。实验在pbs缓冲溶液(0.1m，ph＝7.4)中测试。
[0225]
实施例6
‑
不同条件下tbl点的cl响应
[0226]
我们评估了tbl点在不同ph、血浆溶液中的cl响应，以及被1o2氧化的tbl点的cl发光动力学。为了检测ph值对tbl点的cl响应的影响，使用pbs(0.1m，ph＝7.4)或pbs(0.1m，ph＝6.5)中的tbl点(1.5mm)，以与1o2(2mm)反应。为了检测生物潜在干扰物对tbl点的cl响应的影响，使用pbs(0.1m，ph＝7.4)或含2％小鼠血浆的pbs(0.1m，ph＝7.4)中的tbl点(0.5mm)，以与1o2(2mm)反应。我们还监测了加入h2o2(10mm)和naclo(10mm)后tbl点(2mm)的cl强度的变化。
[0227]
实施例7
‑
确定检测限
[0228]
检测限＝3s.d./k，其中k是曲线的斜率，s.d.代表在缺少1o2的情况下tbl点的cl强度的标准偏差。
[0229]
实施例8
‑
细胞毒性研究
[0230]
为了评估tbl点的生物相容性和安全性，使用mtt法用nih 3t3细胞(小鼠胚胎成纤维细胞，正常细胞系)和4t1细胞(小鼠乳腺癌细胞，癌细胞系)通过细胞活力评估了tbl点的细胞毒性。将细胞以5x 104个细胞ml
‑1的密度接种到96孔板中，并在标准培养基中培养24h。然后将这些细胞与各种浓度的tbl点(0.5、1.25、2.5、5、10、20、50、100、200x 10
‑6m)在黑暗中孵育24h。用pbs洗涤细胞两次后，将100μl新鲜制备的mtt溶液(0.5mg/ml)添加到每个孔中。孵育3h后，小心除去mtt溶液，并将150μl dmso添加到每个孔中，以溶解所有形成的紫色晶体。用酶标仪(varioskan lux，thermo scientific，美国)测量mtt在570nm下的吸光度。使用用tbl点处理的细胞的吸光度与用培养基孵育的细胞的吸光度之比来计算细胞活力。将上述实验中的每一个重复三次。使用mtt法，用4t1细胞，通过细胞活力评估了h2o2的细胞毒性。将细胞以5x 104个细胞ml
‑1的密度接种到96孔板中，并在标准培养基中培养24h。然后将这些细胞与各种浓度的h2o2孵育6h、12h和24h。用pbs洗涤细胞两次后，将100μl新鲜制备的mtt溶液(0.5mg/ml)添加到每个孔中。孵育3h后，小心除去mtt溶液，并将150μl dmso添加到每个孔中，以溶解所有形成的紫色晶体。用酶标仪测量mtt在570nm下的吸光度。我们还通过fda/碘化丙啶(pi)染色评估了h2o2对4t1细胞的细胞毒性。将细胞接种在6孔板中，并在标准培养基中培养24h。然后将细胞与h2o2(1mm)孵育24h。用pbs洗涤细胞两次后，将1ml新鲜制备的fda(5μg/ml)和pi溶液(20μg/ml)添加到每个孔中。孵育10min后，小心地除去染料溶液。用pbs洗涤细胞3次后通过发光显微镜捕获细胞的图像。绿色信号代表活细胞，而红色信号代表死细胞。为了评估tbl点的生物相容性，我们使用小鼠红细胞进行了溶血试验。血浆中的血红蛋白释放是体外溶血试验中血红细胞溶解的指标。将分离的小鼠红细胞与tbl点溶液在37℃、100rpm下孵育2h。磷酸缓冲盐水(pbs)用作阴性对照，0.2％的triton
‑
x100用作阳性对照。孵育2h后，完整的红细胞沉淀，并通过酶标仪在570nm下以光度法估计含有从裂解的红细胞释放的血红蛋白的上清液。
[0231]
实施例9
‑
组织穿透深度评估
[0232]
使用maestro ex体内成像系统(lumina ii)分别在生物发光和荧光模式下进行了体外化学发光(cl)成像和荧光成像。对于样品的体外荧光成像，在465nm下激发后，用cy 5.5滤光片获得荧光图像。对于tbl点溶液的体外cl成像，用开放式滤光片获得cl图像。通过不同厚度的生物组织样本拍摄96孔板中纳米颗粒的cl图像。将h2o2和naclo添加到每个孔后，立即进行体外cl成像。在cl成像后捕获fl图像。
[0233]
实施例10
‑
4t1乳腺荷瘤小鼠模型
[0234]
使用六周龄的雌性balb/c小鼠建立乳腺癌小鼠模型。将不含胎牛血清的dmem中的100μl 4t1乳腺癌细胞(2x 107)皮下注射到每只小鼠的右后胁。当肿瘤体积达到约500mm3时，对小鼠进行肿瘤成像。将没有肿瘤的健康balb/c小鼠用作对照组。
[0235]
实施例11
‑
体内cl成像
[0236]
为了研究体内tbl点的cl变化，在麻醉的c57/j小鼠的相同背部区域皮下注射50μl tbl点溶液(2
×
10
‑3m)、50μl h2o2(1mm)和50μl naclo(1mm)。在注射后的不同时间捕获cl图像。
[0237]
为了验证tbl np是否能区分肿瘤组织和正常组织，对每只麻醉的4t1乳腺荷瘤小鼠瘤内注射200μl tbl点溶液(2
×
10
‑3m)。为了进行比较，将等剂量的tbl点溶液皮下注射到背部。如上所述立即拍摄cl图像。然后在捕获cl图像之前，将50μl h2o2(400mm)注射到肿瘤或tbl点溶液注射部位附近的背部。将荷瘤小鼠麻醉，然后通过caliper ivis lumina ii系统对它们进行成像。使用了ivis lumina living image软件来量化成像结果。