CN108864056A - 具有aie性能的近红外荧光化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机合成和新材料技术领域，尤其是涉及具有AIE性能的近红外荧光化合物及其制备方法和应用。所述荧光化合物，以吲哚盐为受体，以吡咯给体以及在吡咯的2位和5位上引入不同共轭结构的给体可以有效的调控分子的荧光发射；并且，由于1位，2位和5位上的基团与吡咯环形成一定的扭曲，赋予了化合物AIE性能，分子内的D‑π‑A作用，使分子能够实现长波段发光，发光波长介于600nm‑750nm之间，且具有较大的斯托克斯位移。所述荧光化合物以吲哚盐为靶向基团，可以实现对各种细胞内的线粒体靶向成像，在成像过程中具有免洗、生物低毒性和强的抗光漂白性等优点，并且能够实现对线粒体染色的实时监测。

Description

具有AIE性能的近红外荧光化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及有机合成和新材料技术领域，尤其是涉及具有AIE性能的近红外荧光化合物及其制备方法和应用。
背景技术
荧光分子在生物成像中具有优异的性能，如快速响应，出色的时间分辨率，超级灵敏度，原位可操作性，操作简单，重复性好等(Wang D,Su H,Kwok R T K,et al.Rationaldesign of a water-soluble NIR AIEgen,and its applications for ultrafast wash-free cellular imaging and photodynamic cancer cell ablation[J].ChemicalScience,2018,9,3685-3693.)。目前具有聚集诱导发光性能的荧光探针在生物领域得到了广泛的应用。在已公开的现有技术中有一些关于AIE化合物及其在生物领域中应用的报道，如公开号为CN107200709A的发明专利，主要公开了一类具有聚集诱导发光性质的荧光化合物及其在细胞成像领域中的应用；公开号为CN105928920A的发明专利，主要公开了一种基于聚集诱导发光和核酸适配体的检测方法；公开号为CN105778894A的发明专利，主要公开了一种检测微量γ-球蛋白的荧光试剂、制备方法及应用。而目前所报道的一些生物荧光探针多集中在黄光区或红光区。由于处在近红外区发光的荧光染料在生物体应用中，可进行深层组织成像，对生物结构的光损伤小，而且可以有效的减少光散射(Chen H J,Chew C Y,Chang E H,et al.S-Cis Diene Conformation:A New Bathochromic Shift Strategyfor Near-Infrared Fluorescence Switchable Dye and the Imaging Applications[J].Journal of the American Chemical Society,2018,140,5224-5234.)，所以开发具有近红外发光的AIE生物染料具有重大的意义。
细胞的新陈代谢及增殖***都是由线粒体来产生能量。线粒体形态发生的任何强烈变化都表明一些疾病如癌症，神经退行性疾病如阿尔茨海默病和帕金森氏病。因此，跟踪线粒体的变化是一项重要的工作，它可以提供对临床研究中能量产生，细胞凋亡和退行性病症的洞察(Fulda S,Galluzzi L,Kroemer G.Targeting mitochondria for cancertherapy.[J].Environmental&Molecular Mutagenesis,2010,51,476-489.)。在已公开的现有技术中报道了关于荧光染料在线粒体成像中的应用，如公开号为CN107922834A的发明专利，利用具有AIE特性的荧光光稳定线粒体特异生物探针实时监测线粒体自噬过程；公开号为CN105874319A的发明专利，主要公开了采用正电荷AIE荧光团特异性检测和量化心磷脂和分离线粒体及该AIE荧光团的制造方法。而目前所报道的荧光染料以及商业化的线粒体染料通常存在明显的缺点，包括小斯托克斯位移，长时间孵育和细胞染色后需要很长的清洗时间。长时间的孵育常常导致细胞成分的非特异性靶向，而且需要长时间的洗涤来提高信噪比并去除游离染料中的强残余信号。这些过程会导致延迟实时获取线粒体数据，降低细胞成像结果的准确性。虽然已经合成了一些线粒体靶向AIE探针并用于细胞成像，但其中大多数属于红光发射探针(小于700nm)。这些探针缩短孵育时间20min至10min，克服淬火和多次洗涤的缺点。但是，它们都不能实现线粒体的实时成像、无冲洗和光稳定性的所有特性。因此，开发性能优越的线粒体荧光染料具有重大的应用价值。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种具有AIE性能的近红外荧光化合物，所述荧光化合物以三苯基吡咯为核心，以吲哚盐作为受体，在吡咯的2和5位引入苯环或三苯胺作为给体，可以调节分子的荧光发射波长且能够实现发光在近红外区，并且具有较大的斯托克斯位移，减少了对生物结构的光损伤，具有较大的应用价值和前景。
本发明的第二目的在于提供一种所述具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，所述制备方法操作简单，条件温和，产率高。
本发明的第三目的在于提供一种所述具有AIE性能的近红外荧光化合物在对线粒体的靶向成像中的应用，所述荧光化合物对线粒体具有实时成像、超低的细胞毒性、免洗和抗光漂白等特性。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
具有AIE性能的近红外荧光化合物，其结构式如下：
其中，所述R1选自烷基，所述R2选自 中的任一种。
本发明所述的荧光化合物，以三苯基吡咯为核心，以吲哚盐作为受体，在吡咯的2和5位引入苯环或三苯胺作为给体，可以调节分子的荧光发射波长且能够实现发光在近红外区，并且具有较大的斯托克斯位移，减少了对生物结构的光损伤，具有较大的应用价值和前景。并且吡咯1位的酯基提供了良好的生物相容性，并且可以进行修饰引入多种靶向基团，具有潜在的应用价值。
优选的，所述R1选自-CnH2n+1中的任一种，所述n选自1-5中的正整数。如，所述R1选自甲基或乙基等。
采用上述的基团，为荧光化合物提供一定的生物相容性。
本发明的化合物以吲哚盐作为受体，以吡咯给体以及在吡咯的2位和5位引入苯环或三苯胺的给体，可以有效调节分子的荧光发射波长且能够实现发光在近红外区，并且具有较大的斯托克斯位移，减少对生物结构的光损伤。
本发明还提供了一种所述具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，合成路线如下：
其中所述X包括碘和溴中的任一种。
优选的，所述制备方法包括如下步骤：
化合物A与吲哚盐于溶剂中回流反应得到化合物B，加入六氟磷酸盐的水溶液搅拌反应，得到所述荧光化合物。
优选的，所述溶剂包括乙醇和甲醇中的一种或两种。
优选的，所述制备方法包括如下步骤：
化合物A与吲哚盐于乙醇和/或甲醇中加热回流反应12-30h，除去乙醇和/或甲醇后，用四氢呋喃溶解；加入饱和的六氟磷酸盐水溶液，于常温搅拌0.2-1h，除去溶剂，提纯得到所述荧光化合物。所述常温是指25±5℃。
优选的，所述六氟磷酸盐包括六氟磷酸钾和六氟磷酸钠中的任一种。
优选的，所述化合物A与吲哚盐的摩尔比为1﹕(1-1.2)，优选为1﹕(1.05-1.1)。
优选的，所述提纯的方法包括：通过硅胶柱色谱法纯化，洗脱剂为体积比为(15-5)﹕1的二氯甲烷和甲醇，优选为10﹕1。
优选的，所述化合物A的合成路线如下：
优选的，所述化合物A的合成步骤包括：化合物C加至混有POCl3的DMF溶液中，室温反应8-20h。
优选的，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
优选的，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
。其中，第一步回流条件下反应8-20h，如12h，反应物4-氨基苯甲酸酯与2,5-二甲氧基四氢呋喃的摩尔比为1﹕(0.8-1.2)，优选为1﹕1；第二步在室温下反应8-20h，如12h，反应物1-溴吡咯烷-2,5-二酮与1-对苯甲酸乙酯基吡咯的摩尔比为1﹕(1-1.1)，如1﹕1.02等；第三步将反应物和催化剂Pd(PPh3)4溶解于乙腈中，加入饱和的碳酸钾水溶液，于氮气保护、80±5℃条件下搅拌反应18-30h，反应物1-对苯甲酸乙酯-2.5-二溴吡咯和(4-(二苯基氨基)苯基)硼酸的摩尔比为1﹕(2-2.5)，如1﹕2.25。
优选的，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
本发明还提供了一种所述具有AIE性能的近红外荧光化合物在对线粒体的靶向成像中的应用。
优选的，在对线粒体的靶向成像中，通过调节在所述荧光化合物中的给体的结构以调控对线粒体的染色速率。
优选的，所述线粒体包括HeLa、MCF-7、HepG2和NIH3T3的线粒体中的任一种。本发明所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物对各类细胞的线粒体具有普适性靶向成像。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明所述的荧光化合物，以吲哚盐为受体，以吡咯给体以及在吡咯的2位和5位引入不同的共轭结构的给体可以有效的调控分子的荧光发射；并且，由于1位、2位和5位上的基团与吡咯环形成的扭曲结构赋予了化合物AIE性能，分子内很强的D-π-A作用，使分子能够实现长波段发光，发光波长介于600nm-750nm之间，且具有较大的斯托克斯位移；
(2)本发明所述的荧光化合物以吲哚盐为靶向基团，可以实现对各种细胞内的线粒体靶向成像，在成像过程中具有免洗、生物低毒性和强的抗光漂白性等优点；由于给体的结构不同可以调节对线粒体的染色速率，能够实现对线粒体染色的实时成像；
(3)本发明所述的荧光化合物的制备工艺简单，易于操作，成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例制备得到的荧光化合物TPP-1、TPP-2和TPP-3的发射波长；
图2为本发明实施例制备得到的荧光化合物TPP-1、TPP-2和TPP-3在不同比例的水和DMSO的混合溶液中的荧光趋势图；
图3为本发明实施例制备得到的荧光化合物TPP-2与商业染料MitotrackerGreen对HeLa细胞共染色的细胞荧光成像图；其中，A和D为所述TPP-2的染色位置，B和E为商业染料的染色位置，C和F为TPP-2和商业染料共染色的位置。
图4为本发明实施例制备得到的荧光化合物TPP-1、TPP-2和TPP-3分别对HeLa、MCF-7、HepG2和NIH3T3细胞进行染色的细胞荧光成像图；其中，A-L为在暗场中各种细胞的细胞荧光成像图，a-l为在明场中的细胞荧光成像图；图4中的标尺均为25μm；
图5为本发明实施例制备得到的荧光化合物TPP-1、TPP-2和TPP-3对HeLa细胞实时染色的细胞荧光成像图；
图6为本发明实施例制备得到的荧光化合物TPP-2和商业染料MitotrackerRed对HeLa细胞在持续光照下的细胞荧光成像图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
本发明提供了一种具有AIE性能的近红外荧光化合物，其结构式如下：
其中，所述R1选自烷基，所述R2选自 中的任一种。
在本发明一优选实施方式中，所述R1选自-CnH2n+1中的任一种，所述n选自1-5中的正整数。如，所述R1选自甲基或乙基等。通过调整最初的原料以得到不同的R1，实现不同的需求。
本发明还提供了一种所述具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，合成路线如下：
其中所述X包括碘和溴中的任一种。
在本发明一优选实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：
化合物A与吲哚盐于溶剂中回流反应得到化合物B，加入六氟磷酸盐的水溶液搅拌反应，得到所述荧光化合物。
在本发明一优选实施方式中，所述溶剂包括乙醇和甲醇中的一种或两种。
在本发明一优选实施方式中，所述制备方法包括如下步骤：
化合物A与吲哚盐于乙醇和/或甲醇中加热回流反应12-30h，除去乙醇和/或甲醇后，用四氢呋喃溶解；加入饱和的六氟磷酸盐水溶液，于常温搅拌0.2-1h，除去溶剂，提纯得到所述荧光化合物。所述常温是指25±5℃。
在本发明一优选实施方式中，所述六氟磷酸盐包括六氟磷酸钾和六氟磷酸钠中的任一种。
在本发明一优选实施方式中，所述提纯的方法包括：通过硅胶柱色谱法纯化，洗脱剂为体积比为(15-5)﹕1的二氯甲烷和甲醇，优选为10﹕1。
在本发明一优选实施方式中，所述化合物A与吲哚盐的摩尔比为1﹕(1-1.2)，优选为1﹕(1.05-1.1)。
在本发明一优选实施方式中，所述化合物A的合成路线如下：
在本发明一优选实施方式中，所述化合物A的合成步骤包括：化合物C加至混有POCl3的DMF溶液中，室温反应8-20h。
在本发明一优选实施方式中，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
在本发明一优选实施方式中，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
在本发明一优选实施方式中，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
本发明还提供了一种所述具有AIE性能的近红外荧光化合物在对线粒体的靶向成像中的应用。
在本发明一优选实施方式中，在对线粒体的靶向成像中，通过调节在所述荧光化合物中的给体的结构以调控对线粒体的染色速率。
在本发明一优选实施方式中，所述线粒体包括HeLa、MCF-7、HepG2和NIH3T3的线粒体中的任一种。本发明所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物对各类细胞的线粒体具有普适性靶向成像。
下述实施例中，所用的试剂及仪器设备信息如下：
乙醇，分析纯，北京化学试剂厂；
CuCl，分析纯，J&K公司；
POCl3，分析纯，西亚试剂；
THF，分析纯，北京化学试剂厂；
Pd(PPh3)4，分析纯，J&K公司；
六氟磷酸钾，分析纯，阿拉丁公司；
碳酸钾，分析纯，J&K公司；
DMSO，分析纯，北京化学试剂厂；
DMF，分析纯，北京化学试剂厂；
Mitotracker Red，细胞培养级别，百特(Baxter，奥地利)公司；
Mitotracker Green，细胞培养级别，百特(Baxter，奥地利)公司；
核磁共振波谱仪，型号为Mercury-Plus 400，厂商为美国Varian公司；
荧光光谱仪，型号为Hitachi F-7000，厂商为日本Hitachi公司；
质谱仪，型号为Q-Exactive，厂商为赛默飞世尔科技公司；
激光扫描共聚焦显微镜，型号为Leica TCS SP5，厂商为德国Leica公司。
实施例1
本实施例提供了三种化合物A的制备方法，步骤如下：
1、TPP-CHO-1的制备
(1)将5.02mmol的1,2-二苯基乙二炔、20.08mmol的对氨基苯甲酸乙酯和0.5mmol的CuCl加入100mL聚合管中，抽真空充氮气三次，在氮气保护条件下，于120℃反应24h；反应结束后，用二氯甲烷溶解，水洗三次，质量分数为5％的盐酸水溶液洗三次后，用无水硫酸镁干燥后，除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比1﹕2的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到1-对苯甲酸乙酯-2，5-二苯基吡咯；
(2)在0℃条件下，将270μL的POCl3缓慢滴加到24mL的DMF中，室温下搅拌1h，将2.0mmol的1-对苯甲酸乙酯-2，5-二苯基吡咯加入到前述溶有POCl3的DMF溶液中，在室温下反应12h，反应结束后用二氯甲烷和水萃取，萃取后，加入无水硫酸镁除水，过滤、除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比为1﹕2的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到TPP-CHO-1。
采用核磁共振波谱仪和质谱仪对TPP-CHO-1进行表征，数据如下：
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm)：9.58(s,1H),7.83(d,J＝7.9Hz,2H),7.37-7.27(m,6H),7.25(d,J＝7.5Hz,4H),7.14(d,J＝5.6Hz,2H),6.91(s,1H),4.27(q,J＝6.9Hz,2H),1.28(t,J＝6.9Hz,3H)。
MS(ESI+)：分子式C26H21NO3，m/z：计算值[M+Na]+＝418.14，测试值[M+Na]+＝417.71。
2、TPP-CHO-2的制备
(1)将10mmol的4-氨基苯甲酸乙酯和10mmol的2,5-二甲氧基四氢呋喃溶于25mL的乙酸中，回流反应12h；反应结束后，冷却至室温后，除去溶剂，将剩余物质溶解于二氯甲烷中，水洗三次后用二氯甲烷萃取，然后用无水硫酸镁除水，过滤、除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比为1﹕6的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到1-对苯甲酸乙酯基吡咯；
(2)将5mmol的1-溴吡咯烷-2,5-二酮溶于25mL的DMF中，然后加入步骤(1)中制得的1-对苯甲酸乙酯基吡咯5.10mmol，室温下反应12h；反应结束后，水洗三次后用二氯甲烷萃取，然后用无水硫酸镁除水，过滤、除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比为1﹕6的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到1-对苯甲酸乙酯-2,5-二溴吡咯；
(3)取2mmol的1-对苯甲酸乙酯-2,5-二溴吡咯、4.5mmol的(4-(二苯基氨基)苯基)硼酸和0.08mmol的Pd(PPh3)4溶解于20mL的乙腈中，然后加入5mL的饱和碳酸钾水溶液，在氮气保护条件下，于80℃条件下搅拌反应24h；反应结束后，冷却至室温，除去溶剂，用水和二氯甲烷萃取残余物质，然后用无水硫酸镁除水，过滤、除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比为1﹕6的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到4-(2,5-双(4-(二苯基氨基)苯基)-1H-吡咯-1-基)苯甲酸乙酯；
(4)在0℃条件下，将270μL的POCl3缓慢滴加到24mL的DMF中，室温下搅拌1h，将2.0mmol的4-(2,5-双(4-(二苯基氨基)苯基)-1H-吡咯-1-基)苯甲酸乙酯加入到前述溶有POCl3的DMF溶液中，在室温下反应12h，反应结束后用二氯甲烷和水萃取，萃取后，加入无水硫酸镁除水，过滤、除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比为1﹕2的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到TPP-CHO-2。
采用核磁共振波谱仪和质谱仪对TPP-CHO-2进行表征，数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3)δ(ppm)：9.76(s,1H),7.95(d,J＝8.0Hz,2H),7.30-7.21(m,9H),7.12-6.99(m,14H),6.96(d,J＝8.3Hz,2H),6.93-6.85(m,6H),4.39(q,J＝7.1Hz,2H),1.41(t,J＝7.2Hz,3H)。
MS(MALDI)：分子式C50H39N3O3，m/z：计算值[M]+＝729.30,测试值[M]+＝729.07。
3、TPP-CHO-3的制备
(1)将5.02mmol的1,2-二对溴苯基乙二炔、20.08mmol的对氨基苯甲酸乙酯和0.5mmol的CuCl加入100mL聚合管中，抽真空充氮气三次，在氮气保护条件下，于120℃反应24h；反应结束后，用二氯甲烷溶解，水洗三次，质量分数为5％的盐酸水溶液洗三次后，用无水硫酸镁干燥后，除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比1﹕2的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到1-对苯甲酸乙酯-2,5-二对溴苯基吡咯；
(2)取2mmol的1-对苯甲酸乙酯-2,5-二对溴苯基吡咯、4.5mmol的(4-(二苯基氨基)苯基)硼酸和0.08mmol的Pd(PPh3)4溶解于20mL的乙腈中，然后加入5mL的饱和碳酸钾水溶液，在氮气保护条件下，于80℃条件下搅拌反应24h；反应结束后，冷却至室温，除去溶剂，用水和二氯甲烷萃取残余物质，然后用无水硫酸镁除水，过滤、除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比为1﹕6的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到4-(2,5-双(4'-(二苯基氨基)-[1,1'-联苯]-4-基)-1H-吡咯-1-基)苯甲酸乙酯；
(3)在0℃条件下，将270μL的POCl3缓慢滴加到24mL的DMF中，室温下搅拌1h，将2.0mmol的4-(2,5-双(4'-(二苯基氨基)-[1,1'-联苯]-4-基)-1H-吡咯-1-基)苯甲酸乙酯加入到前述溶有POCl3的DMF溶液中，在室温下反应12h，反应结束后用二氯甲烷和水萃取，萃取后，加入无水硫酸镁除水，过滤、除去溶剂得到粗产品；将粗产品通过体积比为1﹕2的二氯甲烷和石油醚的洗脱剂进行分离提纯，得到TPP-CHO-3。
采用核磁共振波谱仪和质谱仪对TPP-CHO-3进行表征，数据如下：
1H NMR(400MHz,CDCl3):δ(ppm)：9.79(s,1H),7.92(d,J＝8.1Hz,2H),7.53-7.46(m,3H),7.46-7.38(m,5H),7.32-7.17(m,11H),7.16-7.07(m,16H),7.07-6.97(m,5H),4.34(q,J＝7.2Hz,2H),1.36(t,J＝7.2Hz,3H)。
MS(APCI)：分子式C62H47N3O3，m/z：计算值[M+H]+＝882.36，测试值[M+H]+882.37。
实施例2
本实施例提供了TPP-1的制备方法，步骤如下：
取0.6mmol的实施例1中制备得到的TPP-CHO-1和0.65mmol的1-乙基-2,3,3-三甲基-3H-吲哚-1-鎓于15mL的无水乙醇中回流反应24h；反应结束后，冷却至室温，除去溶剂，收集固体，将固体溶解于5mL的THF中，然后加入5mL的饱和KPF6的水溶液，搅拌30min后，除去溶剂，通过硅胶柱色谱法纯化，洗脱剂为体积比为10﹕1的二氯甲烷和甲醇，得到TPP-1。
采用核磁共振波谱仪和质谱仪对TPP-1进行表征，数据如下：
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm)：7.99-7.85(m,3H),7.86-7.75(m,2H),7.68(s,1H),7.63-7.50(m,2H),7.50-7.41(m,4H),7.33-7.26(m,7H),7.20(d,J＝6.9Hz,2H),4.58(q,J＝7.3Hz,2H),4.28(q,J＝8.9,6.8Hz,2H),1.53(s,6H),1.42(t,J＝7.3Hz,3H),1.29(t,J＝6.8Hz,3H)。
MS(ESI+)：分子式C39H37N2O2 +，m/z：计算值[M]+＝565.2849，测试值[M]+＝565.2846。
实施例3
本实施例提供了TPP-2的制备方法，参考实施例2，区别仅在于：用等摩尔量的TPP-CHO-2替换实施例2中的TPP-CHO-1。
采用核磁共振波谱仪和质谱仪对TPP-2进行表征，数据如下：
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm)：8.02-7.90(m,3H),7.82(t,J＝7.5Hz,2H),7.66-7.49(m,3H),7.46-7.25(m,11H),7.20-7.11(m,4H),7.10-7.02(m,8H),6.99(d,J＝7.8Hz,4H),6.92(d,J＝8.0Hz,2H),6.84(d,J＝8.1Hz,2H),4.56(d,J＝7.0Hz,2H),4.31(q,J＝6.9Hz,2H),1.59(s,6H),1.42(t,J＝6.9Hz,3H),1.32(t,J＝7.0Hz,3H)。
MS(ESI+)：分子式C64H56N3O2 +，m/z：计算值[M+H]+＝899.4367，测试值[M+H]+＝899.4293。
实施例4
本实施例提供了TPP-3的制备方法，参考实施例2，区别仅在于：用等摩尔量的TPP-CHO-3替换实施例2中的TPP-CHO-1。
采用核磁共振波谱仪和质谱仪对TPP-2进行表征，数据如下：
1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ(ppm)：8.05-7.89(m,3H),7.86-7.71(m,5H),7.68(d,J＝8.0Hz,2H),7.65-7.56(m,5H),7.56-7.40(m,4H),7.39-7.29(m,10H),7.25(d,J＝7.6Hz,2H),7.15-6.97(m,10.2Hz,16H),4.59(q,J＝6.4Hz,2H),4.28(q,J＝6.4Hz,2H),1.57(s,6H),1.43(t,J＝6.4Hz,3H),1.28(t,J＝7.2Hz,3H)。
MS(ESI+)：分子式C75H63N4O2 +，m/z：计算值[M]+＝1051.4945，测试值[M]+＝1051.4933。
实施例5
采用荧光光谱仪测试实施例2-4制备得到的化合物TPP-1、TPP-2和TPP-3在固态下的荧光发射图谱，并测试在不同比例的水和DMSO的混合溶液中的荧光强度，测试结果分别见图1和图2。从图1中可知，TPP-1、TPP-2和TPP-3的发射波长分别为600nm、724nm和677nm。从图2中可知，TPP-1在水含量为0％-90％时，荧光强度维持在一个较低的值；随着水含量达到99％时，分子发生聚集，荧光强度有一个明显的增加；TPP-2在水含量为0％-50％时，荧光强度维持在一个较低的值，当水含量在50％-70％时，荧光强度随着水含量的增加而增加，是由于分子的聚集而使得荧光增强，当水含量大于70％时，由于产生荧光较弱的聚集体而使荧光减弱；TPP-3在水含量为0％-40％时，荧光强度维持在一个较低的值，当水含量在40％-60％时，荧光强度随着水含量的增加而增加，是由于分子的聚集而使得荧光增强，当水含量大于60％时，由于产生荧光较弱的聚集体而使荧光减弱；以上结果说明本发明制备得到的近红外荧光化合物具有明显的聚集诱导发光性能。
实施例6
为了证明实施例2-4制备得到的TPP-1、TPP-2和TPP-3对线粒体的靶向性，使用商业上可获得的线粒体染料Mitotracker Green，以实施例3制备得到的荧光化合物TPP-2为例，与Mitotracker Green对HeLa细胞共染色，将HeLa细胞放置在含有浓度为10-7mol/L的TPP-2和Mitotracker Green染料的培养基中，在37℃和含有5％CO2的环境中过夜培养。如图3中，A和D所示为TPP-2的染色位置，B和E为商业染料Mitotracker Green的染色位置，C和F为两者共染色的细胞荧光成像图像，来自Mitotracker Green的绿色荧光位置与TPP-2的红色荧光良好匹配。说明了本发明制备得到的具有AIE性能的近红外荧光化合物可以特异性的染色线粒体。
实施例7
将HeLa、MCF-7、HepG2和NIH3T3细胞分别接种在Ф20mm玻璃底细胞培养皿(每个培养皿中7.2×105±0.05×105个细胞)中。在37℃，5％CO2的潮湿培养箱中培养过夜后，除去培养基，分别在浓度为10-7mol/L的TPP-1、TPP-2和TPP-3的DMEM中染色5min。染色之后不需要洗涤，直接用Leica TCSSP5激光扫描共聚焦显微镜能清晰的观察TPP-1、TPP-2和TPP-3在活细胞中的荧光成像，如图4所示。图4中，A-L所示为在暗场中各种细胞的荧光成像图，图a-l所示为在明场中各种细胞的荧光成像图。从图中可知，本发明各实施例制备得到的荧光化合物对细胞的线粒体染色具有普适性，且具有免洗功能。
实施例8
将HeLa细胞在本发明中所述的含有TPP-1、TPP-2和TPP-3的DMEM中进行染色，如图5所示。结果表明，由于TPP-1的结构简单，进入到细胞的速度最快从而对线粒体的染色速度最快且具有较强的荧光强度；TPP-2染色速度适中可以清晰的观察到对线粒体染色的整个过程；TPP-3由于分子的结构比较复杂，进入细胞的速率较慢而且进入的荧光分子较少，导致染色速率相对较慢荧光相对较弱。因而，也说明了，本发明通过不同分子结构的荧光化合物能够调控对线粒体的染色速率，且能够观测到对线粒体实时染色的过程。
实施例9
将Hela细胞分别在含有10-7mol/L的TPP-2的细胞培养液中染色5min、含有10- 7mol/L的线粒体商业染料Mitotracker Red的细胞培养液中染色30min。之后在紫外灯下持续照射，用激光扫描共聚焦显微镜观察持续光照对线粒体染色的变化情况，如图6所示。结果表明，商业染料MitotrackerRed在持续光照1h之后，对线粒体的染色几乎完全消失；而TPP-2对线粒体的染色持续光照6h以后荧光强度变化较小，说明本发明中所涉及的线粒体染料具有很强的抗光漂白性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.具有AIE性能的近红外荧光化合物，其特征在于，其结构式如下：
其中，所述R1选自烷基，所述R2选自 中的任一种。
2.根据权利要求1所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物，其特征在于，所述R1选自-CnH2n+1中的任一种，所述n选自1-5中的正整数；
优选的，所述n为2。
3.权利要求1或2所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于，合成路线如下：
其中所述X包括碘、溴中的任一种。
4.根据权利要求3所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
化合物A与吲哚盐于溶剂中回流反应得到化合物B，加入六氟磷酸盐的水溶液搅拌反应，得到所述荧光化合物；
优选的，所述溶剂包括乙醇和甲醇中的一种或两种。
5.根据权利要求3所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：化合物A与吲哚盐于乙醇和/或甲醇中加热回流反应12-30h，除去乙醇和/或甲醇后，用四氢呋喃溶解；加入饱和的六氟磷酸盐水溶液，于常温搅拌0.2-1h，除去溶剂，提纯得到所述荧光化合物。
6.根据权利要求4或5所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于，所述六氟磷酸盐包括六氟磷酸钾和六氟磷酸钠中的任一种；
优选的，化合物A与吲哚盐的摩尔比为1﹕(1-1.2)；
优选的，所述提纯的方法包括：通过硅胶柱色谱法纯化，洗脱剂为体积比为(15-5)﹕1的二氯甲烷和甲醇。
7.根据权利要求4或5所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于，化合物A的合成路线如下：
优选的，所述化合物A的合成步骤包括：化合物C加至混有POCl3的DMF溶液中，室温反应8-20h。
8.根据权利要求7所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物的制备方法，其特征在于，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
或者，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
或者，当所述R2为时，所述化合物C的合成路线如下：
9.权利要求1或2所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物在对线粒体的靶向成像中的应用。
10.根据权利要求9所述的具有AIE性能的近红外荧光化合物在对线粒体的靶向成像中的应用，其特征在于，在对线粒体的靶向成像中，通过调节在所述荧光化合物中的给体的结构以调控对线粒体的染色速率；
优选的，所述线粒体包括HeLa、MCF-7、HepG2和NIH3T3的线粒体中的任一种。
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