本發(fā)明涉及花菁染料，尤其涉及一種多氰基偏位取代五甲川花菁染料及其合成方法和應用。
背景技術：
1、花菁染料結構是細胞、組織及整個生物體成像中最常用的熒光團，常備用來標記生物大分子或者特定細胞結構。在光學治療方面，花菁結構也可用于光動力或光熱治療的研究。利用花菁染料的多修飾位點等優(yōu)勢，方便修飾連接靶向基團、抗體或生物標志物等功能模塊。此外，花菁染料具有較好的熒光特性和可調控能量耗散途徑等特點，可以在滿足較好治療效果的同時實現(xiàn)實時成像的診療一體化治療。
2、五甲川染料作為典型的菁染料，已經被廣泛研究。該類染料具有近紅外波段的吸收和發(fā)射，已經在熒光成像領域、染色領域等被大量應用。
3、但是目前的五甲川花菁染料吸收發(fā)射波長短，往往達不到深層次治療效果，細胞毒性大，而且能量耗散途徑不能有效利用，這些限制了五甲川花菁染料進一步高效應用。
4、因此，需要另外開發(fā)五甲川花菁染料，對其母體進行設計和調整，以合成具有高性能的染料結構。
技術實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明提供一種多氰基偏位取代五甲川花菁染料及其合成方法和應用，以解決上述問題。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是：
3、一種多氰基偏位取代五甲川花菁染料，所述的染料具有以下通式結構：
4、
5、其中，
6、r1選自o、s、se、nh、nch3中的一種；
7、r2和r3各自獨立的選自氫、鹵素、甲基、羥基、甲氧基、苯基、三氟甲基、具有1-18碳的烷氧基、具有1?-18個碳的羧烷基、具有1?-18個碳的烷基磺酸基、具有1?-18個碳的酯基、具有1?-18個碳的酰胺基的一種；
8、r4選自氫、鹵素、氰基、甲氧基、氨基、硝基、羥基、羧基、n，n-二甲胺基、n，n-二乙胺基、三氟甲基、酯基、酰胺基、磺酸根或磺酸鹽中的任意一種；
9、r5選自是苯環(huán)不確定位置的取代基，選自氫、鹵素、具有1-18個碳的羧烷基、具有1-18個碳的羥基烷基、具有1-18個碳的烷基磺酸基、具有1-18個碳的酯基或具有1-18個碳的酰胺基的任意一種；
10、y選自無機陽離子或有機陽離子。
11、2、根據權利要求1所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料，其特征在于，r1選自o、nh中的一種；
12、r2和r3各自獨立的選自甲基、苯基、三氟甲基、1-8個碳烷氧基中的一種；
13、r4選自氫、硝基、氰基、氨基、三氟甲基、甲氧基中的一種；
14、y選自na、k、哌啶、吡啶、三苯基膦中的一種。
15、所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的合成方法，包括以下步驟：
16、(1)在有機溶劑中，加入式s1化合物和丙二腈，攪拌后加入適量堿性催化劑，并回流1-3h，再經冷卻、過濾、洗滌后干燥，得到中間體s3，或，
17、將式s2化合物和2％naoh水溶液加入丙二腈二聚體中，然后將其溶于有機溶液，室溫攪拌2h后，冷卻到0℃后過濾、洗滌、干燥，得到中間體s3；
18、(2)在-10-20℃下，將三氯氧磷滴加到dmf中混合均勻，然后加入式s4化合物，n2保護下30-80℃攪拌6-24h，隨后冷卻到室溫，加入冰水猝滅反應，并加入無機鹽，得到中間體s5；
19、(3)將中間體s3和中間體s5用有機溶劑溶解，加入堿性催化劑，n2保護回流反應4h，反應結束后濃縮和硅膠柱純化，得到多氰基偏位取代五甲川花菁染料。
20、
21、進一步地，所述式s1化合物和丙二腈的摩爾比為1:2。
22、進一步地，所述式s2化合物和丙二腈二聚體的摩爾比為1:1。
23、進一步地，步驟(1)和步驟(3)中，所述有機溶劑均選自甲苯、乙醇、甲醇、異丙醇、乙腈、四氫呋喃中的一種；所述堿均選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸氫鈉、乙醇鈉、甲醇鈉、吡啶、哌啶、三乙胺、三甲基胺、二異丙基乙胺中的一種。
24、進一步地，步驟(2)中，所述無機鹽選自nacl、ch3coona、ch3coonh4、naclo4、na2co3中的一種。
25、所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的應用，應用于離體或活體的熒光成像、生物標志物標記、核酸特異性分析、腫瘤組織或細胞的診療、光療以及生物傳感領域。
26、進一步地，應用時其熒光成像發(fā)射波長為600-900nm。
27、本發(fā)明的有益效果是：
28、(1)本發(fā)明中公開的多氰基偏位取代五甲川花菁染料，通過引入偏位取代結構增大其吸收發(fā)射波長，使得染料具有近紅外一區(qū)成像和治療的性能，從而可以靈活選擇最優(yōu)激發(fā)和發(fā)射波長，實施例中制備的染料展現(xiàn)出明顯的斯托克斯位移，有助于減少自吸收和散射效應，提高成像的清晰度和深度，制備的染料的摩爾消光系數(shù)均突破190000，使得此類染料對光能的利用程度大大提高，可強烈吸收穿透深度更深的長波長光，有效實現(xiàn)光能的捕獲和轉換，提高光敏劑的效率，減少光劑量，減輕光毒性，另外，展現(xiàn)出較高的絕對熒光量子產率，使得生物成像的效果大大提高，具有更高成像質量；
29、(2)使用本發(fā)明中不同濃度的多氰基結構近紅外熒光染料與人乳腺癌細胞共孵育兩天內，腫瘤細胞仍具有良好的存活率，并且濃度增加到20μmol/l，細胞的存活率仍然很高，這說明偏位多氰基結構近紅外熒光染料結構具有良好的生物相容性，在工作范圍不會對細胞產生毒副作用；可以應用于生物成像、分子標記和腫瘤治療等方面。
1.一種多氰基偏位取代五甲川花菁染料，其特征在于，所述的染料具有以下通式結構：
2.根據權利要求1所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料，其特征在于，
3.一種權利要求1所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的合成方法，其特征在于，所述式s1化合物和丙二腈的摩爾比為1:2。
5.根據權利要求3所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的合成方法，其特征在于，所述式s2化合物和丙二腈二聚體的摩爾比為1:1。
6.根據權利要求3所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的合成方法，其特征在于，步驟(1)和步驟(3)中，所述有機溶劑均選自甲苯、乙醇、甲醇、異丙醇、乙腈、四氫呋喃中的一種；所述堿均選自氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、碳酸氫鈉、乙醇鈉、甲醇鈉、吡啶、哌啶、三乙胺、三甲基胺、二異丙基乙胺中的一種。
7.根據權利要求3所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的合成方法，其特征在于，步驟(2)中，所述無機鹽選自nacl、ch3coona、ch3coonh4、naclo4、na2co3中的一種。
8.一種權利要求1所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的應用，其特征在于，應用于離體或活體的熒光成像、生物標志物標記、核酸特異性分析、腫瘤組織或細胞的診療、光療以及生物傳感領域。
9.根據權利要求8所述的多氰基偏位取代五甲川花菁染料的應用，在應用時其熒光成像發(fā)射波長為600-900nm。