具有線粒體靶向功能的磷光銥配合物的制備與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機光電材料技術(shù)領(lǐng)域。具體涉及一類具有線粒體靶向功能的磷光銥 配合物的制備方法及其在細胞成像、線粒體標(biāo)記和氧氣傳感領(lǐng)域的應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 線粒體是細胞內(nèi)有氧呼吸作用的主要場所，線粒體中氧氣含量的變化會對呼吸作 用產(chǎn)生重大影響。研究表明，許多疾病都與線粒體的不正常運轉(zhuǎn)相關(guān)，如阿茲海默癥和多發(fā) 性硬化。因此研究活細胞中線粒體內(nèi)氧氣濃度的變化對研究與之相關(guān)的疾病具有重大意 義。商用的熒光線粒體靶向染料，如線粒體綠色熒光探針（Mito-Track Green)，雖然具有較 好的線粒體靶向功能，但由于其對氧氣并不敏感，因此無法檢測到線粒體內(nèi)氧氣濃度的變 化。
[0003] 磷光過渡金屬配合物具有優(yōu)異的光電性質(zhì)，并被廣泛應(yīng)用于生物檢測與傳感的研 究中。與熒光探針相比，磷光過度金屬配合物具有光穩(wěn)定性好、毒性低、Stokes位移大等一 系列優(yōu)點。值得一提的是，磷光過渡金屬配合物的發(fā)射壽命（幾百納秒到幾十微秒）比熒 光（幾納秒）長得多，這個特性不僅賦予其對氧氣敏感的特性，還使其能夠在時間分辨成像 技術(shù)中發(fā)揮其特長，有效濾除背景熒光的干擾。
[0004] 目前關(guān)于檢測細胞中線粒體內(nèi)氧氣濃度變化的探針的報道還較為少見。其設(shè)計 一般是將過渡金屬配合物與可靶向線粒體的基團結(jié)合，從而實現(xiàn)對線粒體中氧氣濃度變化 的檢測，如 Keyes 和 Wolfbeis 等的工作（J. Am. Chem. Soc.，2014, 136, 15300_15309、Angew· Chem. Int. Ed.，2014, 53, 12471-12475)。但這些探針的結(jié)構(gòu)均較為復(fù)雜，不利于合成與制 備。因此設(shè)計合成結(jié)構(gòu)更為簡單的線粒體靶向乏氧檢測探針是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 發(fā)明的目的：提供一類具有線粒體靶向功能的磷光銥配合物的制備方法及其應(yīng) 用。
[0006] 技術(shù)方案：本發(fā)明的含銥配合物的磷光材料的制備是將能夠靶向線粒體的官能團 引入到輔助配體上，使其不僅可以靶向線粒體，還能檢測細胞中線粒體內(nèi)氧氣濃度的變化， 從而在細胞成像、生物標(biāo)記和氧氣傳感領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。
[0007] 本發(fā)明是一類具有線粒體靶向功能的磷光銥配合物，具有如下結(jié)構(gòu)式：
[0009] 具有線粒體靶向功能的磷光銥配合物的合成路線如下：
[0011] 具體是化合物1與甲醇鈉和氯化銨反應(yīng)，然后在乙醇鈉催化下與乙酰乙酸乙酯縮 合反應(yīng)制得化合物3,再通過1，6-二溴己烷將化合物3與三苯基磷共價連接起來，從而得到 N~N輔助配體；再與銥二氯橋通過配位反應(yīng)制備得到具有線粒體靶向功能的銥配合物。
[0012] 所述的具有線粒體靶向功能的磷光銥配合物的應(yīng)用為：活細胞線粒體的標(biāo)記。
[0013] 所述的具有線粒體靶向功能的磷光銥配合物的應(yīng)用為：通過共聚焦成像和壽命成 像技術(shù)檢測活細胞線粒體內(nèi)氧氣濃度的變化。
[0014] 所述的具有線粒體靶向功能的磷光銥配合物的應(yīng)用為：細胞成像、生物標(biāo)記和傳 感領(lǐng)域。
[0015] 有益效果：本發(fā)明的磷光銥配合物具有長的發(fā)射壽命，使之不僅對氧氣敏感，還能 結(jié)合時間分辨技術(shù)區(qū)分背景熒光信號從而提高信噪比。
[0016] 本發(fā)明的磷光銥配合物能夠被可見光激發(fā)，以及具有紅光發(fā)射，從而可減弱激發(fā) 光源對生物樣品的損傷，以及具有較深的組織穿透深度。
[0017] 本發(fā)明的磷光銥配合物可應(yīng)用于生物成像，線粒體標(biāo)記，線粒體內(nèi)氧氣濃度的傳 感，具有簡單的化學(xué)機構(gòu)和良好的生物相容性，是很好的生物細胞探針。
【附圖說明】
[0018] 圖1.實施例3中銥配合物Ir-P(Ph)3W的甲苯溶液（10 5M)的紫外-可見吸收 光譜；
[0019] 圖2.實施例3中銥配合物Ir-P(Ph)3(7)的甲苯溶液（10 5M)在不同氧氣濃度下 的發(fā)射光譜；
[0020] 圖3.實施例4中銥配合物Ir-P(Ph)3(7)與商業(yè)線粒體染料的共染細胞成像；
[0021] 圖4.實施例5中銥配合物Ir-P (Ph) 3 (7)的MTT細胞毒性實驗。
[0022] 圖5.實施例6中銥配合物Ir-P (Ph)3 (7)對細胞中線粒體內(nèi)氧氣濃度變化檢測的 共聚焦成像。
[0023] 圖6.實施例7中銥配合物Ir-P (Ph)3 (7)對細胞中線粒體內(nèi)氧氣濃度變化檢測的 壽命成像。
【具體實施方式】
[0024] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實例。
[0025] 實施例1 :含三苯基磷輔助配體的制備
[0027] 化合物2的制備：化合物I (26_〇1)與甲醇鈉溶液在室溫下攪拌反應(yīng)22小時 后，加入氯化銨（28_〇1)繼續(xù)反應(yīng)6小時，過濾除去未反應(yīng)的氯化銨，濾液旋干除去甲 醇溶劑，得到淺黃色固體粉末，然后用乙醚洗滌三次，除去未反應(yīng)的化合物1，再使用乙 醇-乙醚的混合溶劑重結(jié)晶，得到白色產(chǎn)物化合物2。產(chǎn)率：83%。 1H NMR(400MHz，DMS0) δ = 9. 69 (s, 4H), 8. 85 - 8. 73 (m, 1H), 8. 45 (d, J = 8. 0Hz, 1H), 8. 14 (td, J = 7· 8, I. 7Hz，1H)，7· 85 - 7. 71(m，1H)。13C NMR(101MHz，DMS0) δ = 162. 67, 150. 33, 144. 37， 138. 76, 129. 01，124. 00。
[0029] 化合物3的制備：在乙醇鈉催化下化合物2(5mmol)與乙酰乙酸乙酯（5mmol)加 熱回流24小時后，旋干除去溶劑并將固體溶于30mL去離子水中，調(diào)節(jié)pH值至4-5,有大 量白色固體析出，過濾得該白色固體，并用乙醚和水洗滌三次，得到白色固體化合物3。產(chǎn) 率：56%。 1H NMR(400MHz，DMS0)S =11.89(s，lH)，8.69(d，J = 4.4Hz，lH)，8.25(d，J = 7. 9Hz, 1H), 8. 00 (td, J = 7. 8, I. 2Hz, 1H), 7. 60 (dd, J = 6. 9, 5. 1Hz, 1H), 6. 25 (s, 1H), 2. 26 ( s, 3H) 〇
[0030]
[0031]化合物 4 的制備：化合物 3(2. 50mmol)、K2C03(8. 75mmol)與 1，6-二溴 己烷（10.0 Ommol)溶于丙酮（IOmL)后在氮氣氣氛中60 °C攪拌回流過夜，反應(yīng)結(jié) 束后用水和二氯甲烷萃取三次除去多余的K2CO3，收集有機相，干燥除水后旋蒸除 去有機溶劑，將得到的油狀混合物過柱子提純，得到黃色油狀液體化合物4。產(chǎn) 率 69 %。1H (400MHz, DMS0) δ 8.73 (ddd, J = 4. 7, 1.7, 0.8Hz, 1H), 8.34 (d, J = 7. 9Hz, 1H), 7. 96 (td, J = 7. 7, I. 8Hz, 1H), 7. 52 (ddd, J = 7. 5, 4. 7, I. 1Hz, 1H), 6. 82 (s, 1H),4. 44(t, J = 6. 6Hz, 2H), 3. 54(dd, J = 8. 6, 4. 8Hz, 2H), 2. 47 (s, 3H), L 80 (dp, J = 20. 2, 6. 7Hz, 4H), I. 46 (dd, J = 14. 4, 10. 9Hz, 4H)。
[0033] 化合物5的制備：將化合物4(0. 2mmol)和三苯基磷（2mmol)溶于N，N-二甲基甲酰 胺中，在氮氣氣氛中100°c回流72小時，反應(yīng)結(jié)束后減壓旋蒸除去N，N-二甲基甲酰胺，將得 到的油狀液體過柱子提純，得到蠟狀白色凝脂化合物5。產(chǎn)率68%。1H NMR(400MHz，DMS0) δ 8. 70 (d, J = 4. 1Hz, 1H), 8. 32 (d, J = 7. 9Hz, 1H), 7. 94 (td, J = 7. 8, I. 7Hz, 1H), 7. 91 -7. 86 (m, 3H), 7. 82 - 7. 73 (m, 12H), 7. 50 (dd, J = 7. 0, 5. 2Hz, 1H), 6. 78 (s, 1H), 4. 40 (t, J = 6. 4Hz, 2H), 3. 56 (s, 2H), 2. 46 (s, 3H), L 75 - I. 65 (m, 2H), I. 54 (s, 4H), I. 43 (s, 2H).
[0036] 實施例2 :含三苯基磷銥配合物Ir-P (Ph) 3 (7)的制備
[0037]
[0038] 化合物Ir-P(Ph)3(7)的制備：將化合物5(0. 14mmol)和銥二氯橋（