一种基于吩噻嗪结构有机染料及其合成方法和应用

本发明属于荧光探针及光动力治疗应用领域，具体涉及一种基于吩噻嗪结构有机染料及其合成方法和应用。

背景技术：

1、次氯酸或次氯酸盐(hclo/clo-)，是由过氧化氢和氯离子在髓过氧化物酶(mpo)的催化作用下产生的，是生物体内存在的活性氧物质之一。同时它作为一种炎症物质，高浓度存在于肿瘤细胞中。clo-的异常积聚与肿瘤的发病机制密切相关。因此，实现生物体内尤其是肿瘤细胞内clo-含量的检测具有十分重要的意义。目前已经提出了多种传统clo-检测方法，例如碘量滴定、电化学分析、电位分析、色谱法、和比色化学传感器等。其中，荧光分析法相比于传统的检测方法具有选择性好，较高的时间空间分辨率和高灵敏度等优势而受到了广泛关注。

2、癌症作为高死亡率、高侵袭率、高复发率的疾病，威胁到了越来越多人们的生命健康。光动力疗法是一种开创性的有效抗癌模式，它依赖于光活化光敏剂(pss)来产生细胞毒性活性氧。pdt用于癌症治疗，具有低副作用、高选择性，在临床应用中具有广阔前景。因此，开发有效的用于癌症诊断及治疗的方法具有重要意义。

3、相较于正常细胞，肿瘤细胞中，如宫颈癌(hela)细胞，含有相对更高浓度的clo-。因此可利用该特征实现正常细胞与肿瘤细胞的区分及成像。迄今为止，已经报道了一些有机小分子荧光探针用于clo-的分析检测，然而此类有机小分子探针仅可用细胞成像而很少被用于成像引导的pdt，同时大部分pss不具备对肿瘤细胞特异性成像的能力。

4、吩噻嗪是一种非平面“蝴蝶”型结构的杂环化合物，作为荧光团母核具有易于官能团化、斯托克斯位移大等优点。吩噻嗪母核中硫原子容易被clo-氧化成亚砜(s＝o)。因此，可通过该特性设计并合成一类基于吩噻嗪结构的荧光探针，合成出的探针既具有特异性识别clo-并成像肿瘤细胞，同时兼有荧光成像引导的肿瘤光动力治疗能力。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的缺点和不足，而提供一种基于吩噻嗪结构有机染料及其合成方法和应用。

2、本发明的第一个方面是提供一种基于吩噻嗪结构的有机染料，该有机染料的结构通式为：

3、

4、其中，x为s或o，r为h或卤素或c1～c20的直链烷氧基或c1～c20的支链烷氧基。

5、优选的，其中r为och3，x为s。

6、本发明的第二个方面是提供如上所述的基于吩噻嗪结构的有机染料的合成方法，包括以下步骤：

7、(1)化合物1和化合物3反应得到化合物2；

8、(2)将化合物2与1,4-二甲基吡啶-1-鎓碘化物反应得到如权利要求1或2所述的基于吩噻嗪结构的有机染料。

9、化合物1的结构式为：

10、

11、化合物3的结构式为：

12、

13、化合物2的结构式为：

14、

15、优选的，步骤(1)中，在惰性气体保护下，将化合物1和化合物3溶解在1，4-二氧六环中，加入cs2co3和催化剂，反应液在惰性气体保护下搅拌反应，反应结束后，萃取干燥，分离提纯得到化合物2。

16、优选的，化合物1、化合物3、cs2co3和催化剂的摩尔比为1:2.1:3:0.05。

17、优选的，所述催化剂为pd(pph3)4。

18、优选的，步骤(2)中，在惰性气体保护下，以无水乙醇为溶剂，加入化合物2、1,4-二甲基吡啶-1-鎓碘化物、哌啶，加热至回流搅拌反应，反应结束并冷却，浓缩提纯后得到所述基于吩噻嗪结构的有机染料。

19、优选的，化合物2、1,4-二甲基吡啶-1-鎓碘化物的摩尔比为1:3。

20、本发明的第三个方面提供了一种如上所述的一种基于吩噻嗪结构的有机染料用于检测次氯酸根的应用，所述吩噻嗪结构有机染料与次氯酸根作用之后，出现荧光开启现象。

21、本发明的第四个方面提供了一种如上所述的有机染料用于制备肿瘤光动力治疗药物的应用，所述的吩噻嗪型结构有机染料能够通过光照杀死肿瘤细胞，所述的肿瘤细胞包括宫颈癌细胞和肝癌细胞。

22、本发明的有益效果体现在：

23、(1)本发明以吩噻嗪及4,4'-二甲氧基三苯胺为电子供体，甲基吡啶盐化合物为电子受体，以吩噻嗪为反应位点合成了一类新型用于次氯酸根检测的有机染料。该有机染料为本发明首次合成，原料易得，过程简单，可产业化，具有较强的商业价值。

24、(2)本发明提供的有机染料在etoh/h2o(v/v＝1/1)溶液中与clo-作用之后，紫外可见吸收光谱和荧光发射光谱都发生了明显的变化，因此该类有机染料可以实现对次氯酸根的可视化检测。

25、(3)本发明提供的有机染料对次氯酸根的检测具有良好的选择性和抗干扰能力，h2o2,·oh,tbuoo-,tbuooh,1o2,no,谷胱甘肽(gsh),半胱氨酸(cys)，高半胱氨酸(hcy),谷氨酸(glu),组氨酸(his),k+,na+,fe2+,mg2+,so42-,s2o52-,hso3-,f-,cl-等离子、生物硫醇和氨基酸都不会对该染料对clo-的检测造成干扰。

26、(4)本发明提供的有机染料对次氯酸根的检测具有很高的灵敏度，达到了纳摩尔级别，这为细胞内源性次氯酸根的检测提供了支持。

27、(5)本发明提供的有机染料能够快速的进入细胞，并实现hela细胞中内外源性clo-的检测。

28、(6)本发明提供的有机染料具很强的ros产生效率，显示出比商业染料rosebengal更强的ros产生效率，另外在细胞内也可以明显检测到ros的产生；

29、(7)本发明提供的有机染料具有较低的细胞暗毒性，而在白光照射下显示出了很强的光毒性，说明这类光敏剂生物安全性高，光动力治疗效果优异；

30、综上所述，本发明提供一种基于吩噻嗪结构的有机染料，该有机染料制备简单，对次氯酸根的检测具有高选择性和高灵敏度，能够实现对次氯酸根的快速检测，并伴随有荧光开启的现象，能对肿瘤细胞特异性成像。同时该染料在被次氯酸根响应前后均可在光照条件下产生ros，即具有光动力能力，可起到荧光引导的光动力以杀灭肿瘤细胞的治疗效果，其在生物医学领域的次氯酸根信号分子的检测和肿瘤及光动力治疗中具有广泛的应用价值。

技术特征：

1.一种基于吩噻嗪结构的有机染料，其特征在于，该有机染料的结构通式为：

2.根据权利要求1所述的基于吩噻嗪结构的有机染料，其特征在于：其中r为och3，x为s。

3.如权利要求1或2所述的基于吩噻嗪结构的有机染料的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的基于吩噻嗪结构的有机染料的合成方法，其特征在于：步骤（1）中，在惰性气体保护下，将化合物1和化合物3溶解在1，4-二氧六环中，加入cs2co3和催化剂，反应液在惰性气体保护下搅拌反应，反应结束后，萃取干燥，分离提纯得到化合物2。

5.根据权利要求4所述的基于吩噻嗪结构的有机染料的合成方法，其特征在于：化合物1、化合物3、cs2co3和催化剂的摩尔比为1:2.1:3:0.05。

6.根据权利要求4所述的基于吩噻嗪结构的有机染料的合成方法，其特征在于：所述催化剂为pd(pph3)4。

7.根据权利要求3所述的基于吩噻嗪结构的有机染料的合成方法，其特征在于：步骤（2）中，在惰性气体保护下，以无水乙醇为溶剂，加入化合物2、1,4-二甲基吡啶-1-鎓碘化物、哌啶，加热至回流搅拌反应，反应结束并冷却，浓缩提纯后得到所述基于吩噻嗪结构的有机染料。

8.根据权利要求3所述的基于吩噻嗪结构的有机染料的合成方法，其特征在于：化合物2、1,4-二甲基吡啶-1-鎓碘化物的摩尔比为1:3。

9.如权利要求1或2所述的一种基于吩噻嗪结构的有机染料用于检测次氯酸根的应用，其特征在于：所述吩噻嗪结构有机染料与次氯酸根作用之后，出现荧光开启现象。

10.如权利要求1或2所述的一种基于吩噻嗪结构的有机染料用于制备肿瘤光动力治疗药物的应用，其特征在于：所述的吩噻嗪型结构有机染料能够通过光照杀死肿瘤细胞，所述的肿瘤细胞包括宫颈癌细胞和肝癌细胞。

技术总结
本发明属于荧光探针及光动力(PDT)治疗应用领域，具体涉及一种基于吩噻嗪结构有机染料及其合成方法和应用。本发明以吩噻嗪及4,4'‑二甲氧基三苯胺为电子供体，甲基吡啶盐为电子受体，以吩噻嗪为反应位点合成了一种基于吩噻嗪结构用于检测次氯酸根及肿瘤光动力治疗的有机染料，该染料为本发明首次合成，原料易得，过程简单，可产业化。且该染料对次氯酸根的检测具有高选择性和高灵敏度，能够实现对次氯酸根的快速检测，并伴随有荧光开启的现象，能对肿瘤细胞，如HeLa细胞，特异性成像，同时该染料在光照条件下产生活性氧(ROS)，可用于荧光成像引导的肿瘤光动力治疗效果，其在生物医学领域的次氯酸根信号分子的检测和肿瘤光动力治疗中具有广泛的价值。

技术研发人员：全云云,黄祖胜,倪佳豪,张瑾
受保护的技术使用者：温州医科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1