一种半花菁类近红外荧光探针化合物及其制备方法和应用

本发明属于特异性分子识别材料领域，具体涉及一种半花菁类近红外荧光探针化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、阿尔茨海默病(ad)是一种破坏性和进行性的神经退行性疾病，临床上以记忆障碍、执行功能障碍以及行为改变等为特征。尽管科研人员在开发治疗药物上做出了巨大的努力，fda已经批准了多奈哌齐、卡巴拉汀、美曲磷酸酯、美金刚、利斯的明、加兰他敏、他克林以及2021年加急审批的抗淀粉样蛋白抗体aducanumab，但遗憾的是由于无法及时对患者的病情进行确诊，这些药物往往在患者病重时被服用，只能起到暂时缓解症状的作用，无法扭转病情加剧的进程。此外，目前ad的临床诊断主要依据于家族及患者的病史以及神经学和心理学观察，无法做到高效、准确且及时的诊断，因此，迫切需要开发用于早期疾病检测的适当诊断工具以提高ad的诊断水平。

2、正如我们所知，ad的治疗难点在于其发病机制并未完全清晰，作为ad的被广泛研究的病理标志，β淀粉样蛋白(aβ)的生成与清除失衡所导致aβ蛋白在脑内积聚是神经元变性发生的始动因素。淀粉样蛋白前体(app)被蛋白酶α-、β-和γ-分泌酶降解，而aβ正是由app经过β-和γ-分泌酶的连续作用而产生，当其生成与清除作用不协调时，aβ便会在脑内以单体、寡聚体及原纤维的形式存在，随着病情的进展，这些物质逐渐沉积造成沉重的后果。因此，设计并研发一种精准靶向于aβ沉积物的诊断工具成为及时诊断阿尔茨海默症的重要策略。

3、相比于核磁共振成像(mri)、正电子发射断层成像(pet)及单光子发射计算机断层成像(spet)，近红外荧光成像具有成本低、无放射性和背景荧光干扰较低的优点。因此，开发对aβ斑块具有亲和力的近红外荧光探针，对阿尔兹海默症的及时诊断具有重要意义和研究价值。

4、花菁类染料是一种发色团共轭体两端建立在n-n原子间的脒离子插烯物的多甲川染料的衍生物，属于有机小分子染料。同时，花菁类染料具有摩尔系数高、细胞和组织的近红外波段自发荧光小、特异性高且染料细胞毒性小的优点。但许多以此骨架改造的小分子近红外荧光探针的吸收和发射波长较短且与aβ斑块的亲和力较弱，由此极大限制了其应用。

5、因此，研发具有良好的荧光性质，发射波长达到近红外区，且与aβ斑块具有较高亲和力的新型花菁类染料具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种半花菁类近红外荧光探针化合物及其制备方法和应用。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：一种半花菁类近红外荧光探针化合物，所述半花菁类近红外荧光探针化合物的结构通式如式(ⅰ)所示：

3、

4、所述式(ⅰ)中，r选自甲基、乙基或丙基中的一种；r'选自氢或甲基中的一种；n为1、2或3的自然整数。

5、在本发明的一些实施例中，所述半花菁类近红外荧光探针化合物的结构如下式所示：

6、

7、另一方面，本发明还提供所述的半花菁类近红外荧光探针化合物的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)将氰乙酸和结构式为式(ⅱ)的聚乙二醇溶解在无水dcm中，在缩合剂的作用下反应得到结构式为式(ⅲ)的中间体，所述式(ⅱ)和所述式(ⅲ)中的n为1～3的自然整数；所述结构式为式(ⅲ)的中间体，根据n为1～3的自然整数，分别得到中间体1-1-1、1-1-2、1-1-3；

9、(2)将氰乙酸和结构式为式(ⅳ)的聚乙二醇甲基醚溶解在无水dcm中，在缩合剂的作用下反应得到结构式为式(ⅴ)的中间体，所述式(ⅳ)和(ⅴ)中的n为1～3的自然整数；所述结构式为式(ⅴ)的中间体，根据n为1～3的自然整数，分别得到中间体1-2-1、1-2-2、1-2-3；

10、(3)将无水dcm与无水dmf按比例混匀，在冰浴与氮气保护的条件下，缓慢加入三氯氧磷，搅拌20～40min后加入环己酮，加热回流反应得到结构式为式(ⅵ)的中间体2；

11、(4)将2,3,3-三甲基-3h-吲哚和含r取代基团的碘代烷烃(ⅶ)在乙醇中加热回流，反应得到结构式为式(ⅷ)的中间体3，所述r取代基团选自甲基、乙基或丙基中的一种；根据r取代基团分别为甲基、乙基、丙基，分别对应得到中间体3-1、3-2、3-3；

12、(5)将步骤(3)所述的中间体2和步骤(4)所述的中间体3溶于有机溶剂中，加热100～120℃反应，得到结构式为式(ⅸ)的中间体4，所述r取代基团选自甲基、乙基或丙基中的一种；根据r取代基团分别为甲基、乙基、丙基，分别得到中间体4-1、4-2、4-3；

13、(6)将结构式(ⅲ)或(ⅴ)与式(ⅸ)溶解于有机溶剂中，加入哌啶，室温搅拌进行缩合反应得到半花菁类荧光化合物；所述半花菁类荧光化合物的代号为z1～z6、x1～x6、t1～t6。

14、上述步骤中的结构式如下所示：

15、

16、在本发明所述制备方法的一些实施例中，本发明所述的制备方法中所述步骤的化学反应式如下：

17、(1)

18、(2)

19、(3)

20、(4)

21、(5)

22、(6)

23、在本发明所述制备方法的一些实施例中，步骤(1)和步骤(2)中所述缩合剂为edci与dmap。

24、在本发明所述制备方法的一些实施例中，步骤(3)中所述无水dcm与无水dmf的混合比例为1:1。

25、在本发明所述制备方法的一些实施例中，步骤(5)中所述有机溶剂为冰醋酸和甲苯的混合溶剂。

26、在本发明所述制备方法的一些实施例中，步骤(6)中所述有机溶剂为无水dcm，所述结构式(ⅸ)与结构式(ⅲ)混合的摩尔比1：(1.5～2)，所述结构式(ⅸ)与结构式(ⅴ)混合的摩尔比1：(1.5～2)。

27、另一方面，本发明提供本发明所述的半花菁类近红外荧光探针化合物在aβ斑块近红外荧光显像的应用。

28、在本发明所述的应用的一些实施例中，所述aβ斑块近红外荧光显像用于诊断aβ沉积相关疾病，所述aβ沉积相关疾病为阿尔兹海默症。

29、再一方面，本发明提供诊断aβ沉积相关疾病的药物，包括本发明所述的半花菁类近红外荧光探针化合物，还包括药学上可接受的载体。

30、本发明的有益效果在于：本发明提供的半花菁类近红外荧光探针化合物具有良好的荧光性质，发射波长达到近红外区，且与aβ斑块具有较高亲和力，能够成功用于aβ斑块的近红外荧光显像，可用于aβ沉积相关疾病尤其是阿尔兹海默症的诊断领域。

技术特征：

1.一种半花菁类近红外荧光探针化合物，其特征在于，所述半花菁类近红外荧光探针化合物的结构通式如式(ⅰ)所示：

2.如权利要求1所述的半花菁类近红外荧光探针化合物，其特征在于，所述半花菁类近红外荧光探针化合物的结构如下式所示：

3.一种权利要求1或2所述的半花菁类近红外荧光探针化合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中所述缩合剂为edci与dmap。

5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述无水dcm与无水dmf的混合比例为1:1。

6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述有机溶剂为冰醋酸和甲苯的混合溶剂。

7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述有机溶剂为无水dcm，所述结构式(ⅸ)与结构式(ⅲ)混合的摩尔比1：(1.5～2)，所述结构式(ⅸ)与结构式(ⅴ)混合的摩尔比1：(1.5～2)。

8.权利要求1或2所述的半花菁类近红外荧光探针化合物在aβ斑块近红外荧光显像中的应用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述aβ斑块近红外荧光显像用于诊断aβ沉积相关疾病，所述aβ沉积相关疾病为阿尔兹海默症。

10.一种诊断aβ沉积相关疾病的药物，其特征在于，包括权利要求1或2所述的半花菁类近红外荧光探针化合物，还包括药学上可接受的载体。

技术总结
本发明属于特异性分子识别材料领域，具体涉及一种与Aβ斑块具有亲和力的半花菁近红外荧光探针及其制备方法和应用。一种半花菁类近红外荧光探针化合物，其结构通式如式(Ⅰ)所示，所述式(Ⅰ)中，R选自甲基、乙基或丙基中的一种；R'选自氢或甲基中的一种；n为1、2或3的自然整数。本发明提供的半花菁类近红外荧光探针化合物具有良好的荧光性质，发射波长达到了近红外区，对Aβ斑块具有较好亲和力，能够成功用于Aβ斑块的近红外荧光显像，可用于Aβ沉积相关疾病尤其是阿尔兹海默症的诊断领域。

技术研发人员：程卯生,杨华丽,赵雪琪,刘洋
受保护的技术使用者：沈阳药科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17