一类线粒体靶向的七甲川吲哚花菁染料及制备方法和应用

摘要

本发明涉及一类线粒体靶向的七甲川吲哚花菁染料和制备方法及应用，所述七甲川吲哚花菁染料由线粒体靶向的吲哚七甲川链和不同长度的N‑烷基侧链构成。本发明所述七甲川吲哚花菁染料是以肿瘤线粒体为靶向，在近红外荧光成像引导下，同步实现精确高效的光热和光动力抗肿瘤作用的多功能有机小分子。本发明所述七甲川吲哚花菁染料，为彻底抑制肿瘤生长、防止耐药和复发提供可行性。采用本发明所述七甲川吲哚花菁染料制备的光敏剂，与目前必须依赖于昂贵而制备复杂的纳米材料类光敏剂相比，更具有转化和应用前景。

权利要求

1.一类七甲川吲哚花菁染料，其特征是在于，

1)当n＝1，X为溴离子时，其结构式为化合物1；

2)当n＝3，X为溴离子时，其结构式为化合物2；

3)当n＝5，X为溴离子时，其结构式为化合物3-5；

化合物1-5的结构式为

。

2.权利要求1所述的一类七甲川吲哚花菁染料的合成方法，其特征在于，有以下步骤：

1)N,N-二甲基甲酰胺为反应试剂和溶剂，环己酮与POCl3发生Vilsmeimer-Haack甲酰化反应，反应4小时，合成化合物A0(其结构如反应步骤中，下同)；其中环己酮：POCl3：DMF的摩尔比是1：5：15；化合物A0经乙酸乙酯重结晶得纯品；

2)甲苯为溶剂，2,3,3-三甲基3H吲哚与溴代的衍生物于氩气和避光保护下，回流10-20小时，N-烷基化反应合成含有不同链长或不同末端官能团的2,3,3-三甲基3H吲哚季铵溴盐A1-A2；其中2,3,3-三甲基3H吲哚：N-烷基化试剂的摩尔比为1：1.2，化合物A1-A2经异丙醇重结晶得纯品；

3)无水乙醇为有机溶剂，无水醋酸钠碱性催化下，A0与A1-A2于70℃发生缩合反应，经硅胶柱层析合成含有不同链长或不同末端官能团的N-烷基侧链的化合物1-2；

4)6-溴己酸为原料，氯化亚砜为酰氯活化试剂和反应溶剂，反应4-6小时，减压蒸发除去过量的氯化亚砜后，得6-溴己酰氯；二氯甲烷为溶剂，三乙胺为缚酸剂，6-溴己酰氯分别与含有羟基的衍生物(R-OH)成酯类化合物B1-B3；2,3,3-三甲基3H吲哚分别与B1-B3于氩气和避光保护下，回流10-20小时后，再以无水乙醇为有机溶剂，无水醋酸钠碱性催化下，分别与A0于70℃发生缩合反应，经硅胶柱层析合成含有不同链长或不同末端官能团的N-烷基侧链的化合物3-5。

3.权利要求1所述的一类七甲川吲哚花菁染料在制备光学治疗肿瘤中的光敏的应用。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：七甲川吲哚花菁染料的不同链长或不同末端官能团的结构，具有线粒体的靶向。

5.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述光学治疗肿瘤，是指以肿瘤细胞线粒体为靶标，在近红外荧光成像引导和650-900nm的单光源激光照射下，实现精确定位和同步实现光热与光动力杀伤肿瘤细胞。

说明书

一类线粒体靶向的七甲川吲哚花菁染料及制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明涉及生物领域，特别涉及一类线粒体靶向的七甲川吲哚花菁染料及制备方法和应用。

背景技术

[0002] 恶性肿瘤是严重危害人类健康和生命的重大疾病，已成为我国人口第一位死亡原因。肿瘤的耐药和复发是肿瘤难以攻克的重要原因。目前认为，提高药物的靶向性以及联合多种治疗手段是降低肿瘤耐药和复发的重要途径。肿瘤光学治疗，一直被认为是一种局部的、非侵袭性的治疗肿瘤的手段。由于其仅对光照处理的局部部位有治疗作用，可望增加治疗的选择性和降低毒副作用。肿瘤光学治疗，主要包括光动力治疗(PDT)和光热治疗(PTT)两种主要方式。无论是PDT，还是PTT，其关键都需要依赖于光敏剂。光敏剂通过吸收光能后分别将光能转化成大量的活性氧或者高热，进而导致肿瘤细胞死亡(Cheng,L.；Wang,C.；Feng,L.；Yang,K.；Liu,Z.Chem.Rev.2014,114,10869)。一个理想的光敏剂应该具有高效的光疗作用及较少的毒副作用，而这样的光敏剂需要同时具备高效的光敏特性和对肿瘤细胞的高特异性。为了增强光敏特性，很多精心设计和制备的纳米材料，将光动力光敏剂和光热光敏剂组装在一起，同步实现PDT和PTT的治疗作用(Wang,S.；Riedinger,A.；Li,H.；Fu,C.；
Liu,H.；Li,L.；Liu,T.；Tan,L.；Barthel,M.J.；Pugliese,G.；Donato,F.D.；Abbusco,M.S.D.；Meng,X.；Manna,L.；Meng,H.；Pellegrino,T.ACS Nano 2015,9,1788)；为了提高光敏剂的肿瘤特异性，目前最常用的策略是通过化学连接方法将光敏剂与肿瘤靶向配体连接在一起，从而利用靶向配体使光敏剂能够特异性和高效性地与肿瘤细胞膜上高表达的生物标志物结合并摄入(Zhang,S.；Jia,N.；Shao,P.；Tong,Q.；Xie,X.；Bai,M.Chem.Biol.2014,
21,338)。基于这两种策略，新近发展的光敏剂不但整合了PDT/PTT双模态光学治疗,还具有较好的靶向性，为肿瘤治疗带来的希望。然而，纳米材料类的多功能光敏剂将面临很多根本性的难题，比如难以重复性和大规模的制备、大部分被吸收和滞留在网状内皮组织的器官、长期毒性的担忧等，导致大部分纳米材料类的多功能光敏剂还停留在早期开发阶段(Chen,F.；Cai,W.Nanomedicine(Lond)2015,10,1)。同时，通过化学连接方法开发多功能光敏剂可能会改变靶向配体的结构、额外的合成步骤和成本，这些同样会妨碍它们的实际应用(Cheng,Z.；Al,Z.A.；Hui,J.Z.；Muzykantov,V.R.；Tsourkas,A.Science 2012,338,903)。

[0003] 线粒体是细胞生存的重要细胞器，其在能源制造和细胞凋亡通路中发挥着核心作用。因此,线粒体长期以来被认为是适合癌症治疗的亚细胞靶点(Thomas,A.P.；Bae,B.；Kim,N.D.；Kim,S.H.；Suh,P.G.；Ryu,J.H.；Kang,B.H.J.Am.Chem.Soc.2015,137,4358)。尤其是因为线粒体对大量的活性氧(如单态氧、自由基)非常敏感，一些靶向线粒体的光敏剂被证明显著提高了光动力治疗作用。另外，最近报道发现将一种包含亲脂性的三苯基膦阳离子(TPP)基团的磁性纳米颗粒，首先通过肿瘤EPR效应，特异性蓄积于肿瘤组织，进而亲脂性阳离子的TPP使其高效地蓄积在肿瘤细胞的线粒体中。然而，线粒体靶向的PDT和PTT协同治疗未见相关报道。

发明内容

[0004] 本发明的目的是提供一类线粒体靶向的七甲川吲哚花菁染料和制备方法及应用。所述七甲川吲哚花菁染料是以肿瘤线粒体为靶向，在近红外荧光成像引导下，同步实现精确高效的光热和光动力抗肿瘤作用的多功能有机小分子。本发明所述七甲川吲哚花菁染料，为彻底抑制肿瘤生长、防止耐药和复发提供可行性。采用本发明所述七甲川吲哚花菁染料制备的光敏剂，与目前必须依赖于昂贵而制备复杂的纳米材料类光敏剂相比，更具有转化和应用前景。

[0005] 实现本发明的技术方案是：

[0006] 一类七甲川吲哚花菁染料，其由线粒体靶向的吲哚七甲川链和不同长度的N-烷基侧链构成，具有以下结构通式：

[0007]

[0008] 其中，n＝1-5,R为氢、甲基、甲氧基、羧基、羧酸盐、磺酸基、磺酸盐、羟基、芳香基中的任意一种；X－为碘离子、氯离子、溴离子、烷基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根中任意的一种。

[0009] 上述的一类七甲川吲哚花菁染料：

[0010] 1)当n＝1，R为氢，各种烷烃基、羧基、磺酸基、羟基、氨基、芳香烃基中的任意一种，X为碘离子、氯离子、溴离子、烷基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根中任意的一种时，其结构式为化合物1；

[0011] 2)当n＝2，R为氢，各种烷烃基、羧基、磺酸基、羟基、氨基、芳香烃基中的任意一种，X为碘离子、氯离子、溴离子、烷基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根中任意的一种时，其结构式为化合物2-3；

[0012] 3)当n＝3，R为氢，各种烷烃基、羧基、磺酸基、羟基、氨基、芳香烃基中的任意一种，X为碘离子、氯离子、溴离子、烷基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根中任意的一种时，其结构式为化合物4-5；

[0013] 4)当n＝4，R为氢，各种烷烃基、羧基、磺酸基、羟基、氨基、芳香烃基中的任意一种，X为碘离子、氯离子、溴离子、烷基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根中任意的一种时，其结构式为化合物6；

[0014] 5)当n＝5，R为酰胺或酯类衍生物，其通式为-COXY-；当X＝O,Y为氢、各种烷烃基、羧基、磺酸基、羟基、氨基、芳香烃基中的任意一种，X为碘离子、氯离子、溴离子、烷基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根中的任意一种时，其结构式为化合物7-9；

[0015] 6)当X＝N,Y为氢、各种烷烃基、羧基、磺酸基、羟基、氨基、芳香烃基中的任意一种，X为碘离子、氯离子、溴离子、烷基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根中的任意一种时，其结构式为化合物10-15；

[0016] 化合物1-15的结构式为

[0017] 。

[0018] 上述一类七甲川吲哚花菁染料的合成方法，有以下步骤：

[0019]

[0020] 1)N,N-二甲基甲酰胺为反应试剂和溶剂，环己酮与POCl3发生Vilsmeimer-Haack甲酰化反应，反应4小时，合成化合物A0(其结构如反应步骤中，下同)；其中环己酮：POCl3：DMF的摩尔比是1：5：15；化合物A0经乙酸乙酯重结晶得纯品；

[0021] 2)甲苯为溶剂，2,3,3-三甲基3H吲哚与溴代的衍生物于氩气和避光保护下，回流10-20小时，N-烷基化反应合成含有不同链长或不同末端官能团的2,3,3-三甲基3H吲哚季铵溴盐A1-A6；其中2,3,3-三甲基3H吲哚：N-烷基化试剂的摩尔比为1：1.2，化合物A1-A6经异丙醇重结晶得纯品；

[0022] 3)无水乙醇为有机溶剂，无水醋酸钠碱性催化下，A0与A1-A6于70℃发生缩合反应，经硅胶柱层析合成含有不同链长或不同末端官能团的N-烷基侧链的化合物1-6；

[0023] 4)6-溴己酸为原料，氯化亚砜为酰氯活化试剂和反应溶剂，反应4-6小时，减压蒸发除去过量的氯化亚砜后，得6-溴己酰氯；二氯甲烷为溶剂，三乙胺为缚酸剂，6-溴己酰氯分别与含有羟基或氨基的衍生物(X-Y)成酯或酰胺类化合物B7-B12；2,3,3-三甲基3H吲哚分别与B7-B12于氩气和避光保护下，回流10-20小时后，再以无水乙醇为有机溶剂，无水醋酸钠碱性催化下，分别与A0于70℃发生缩合反应，经硅胶柱层析合成含有不同链长或不同末端官能团的N-烷基侧链的化合物7-12；

[0024] 5)步骤4)得到的B7-B9为反应原料，在四氢呋喃水溶液中，氢氧化锂为碱性水解试剂，水解甲酯，分别合成羧酸衍生物B13-B15；2,3,3-三甲基3H吲哚分别与B13-B15于氩气和避光保护下，回流10-20小时后，再以无水乙醇为有机溶剂，无水醋酸钠碱性催化下，分别与A0于70℃发生缩合反应，经硅胶柱层析合成含有不同链长或不同末端官能团的N-烷基侧链的七甲川吲哚花菁染料代表化合物13-15。

[0025] 步骤2)所述溴代衍生物如结构式中n＝1-4所述。

[0026] 步骤2)-3)所述不同链长或不同末端官能团，是指当n＝1-4时，R可为氢、各种烷烃基、羧基、羧酸盐、磺酸基、磺酸盐、羟基、芳香基中的任意一种。

[0027] 步骤4)所述含有羟基或氨基的衍生物(X-Y)的结构是，当n＝5时，X＝O或N，Y为结构式中化合物7-15各自相应N-烷基侧链成酯或酰胺前的结构。

[0028] 上述15个代表化合物中，化合物5、7、8、9、10、11、12、13、14、15均未见合成报道，采用上述制备方法步骤1)-5)的方法合成上述七甲川吲哚花菁染料。

[0029] 上述一类七甲川吲哚花菁染料在制备光学治疗肿瘤中光敏剂的应用。

[0030] 上述光敏剂，是指该类七甲川吲哚花菁染料分子具有近红外荧光成像、肿瘤线粒体靶向蓄积和光敏抗肿瘤作用。

[0031] 七甲川吲哚花菁染料为不同链长或不同末端官能团的结构，具有线粒体的靶向。

[0032] 所述光学治疗肿瘤，是指以肿瘤细胞线粒体为靶标，在近红外荧光成像引导和650-900nm的单光源激光照射下，实现精确定位和同步实现光热与光动力杀伤肿瘤细胞。

[0033] 本发明所述七甲川吲哚花菁染料是含有不同链长、不同末端官能团的N-烷基侧链的小分子，具有近红外荧光、肿瘤线粒体靶向蓄积、光热和光动力协同治疗杀伤等多功能活性。申请人的实验结果表明，所制备的七甲川吲哚花菁染料，可用于肿瘤PDT和PTT协同治疗。

[0034] 下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。

附图说明

[0035] 图1为本发明实施例9中1-15化合物的体外光诱导升温情况；

[0036] 图2为本发明实施例10中1-15化合物在近红外激光照射后的单态氧生成情况；

[0037] 图3为动物移植瘤模型的活体成像；

[0038] 图4本发明实施例12的1-15化合物中代表化合物1、2、5、6、7、10号化合物蓄积于肿瘤细胞的线粒体；

[0039] 图5为本发明实施例13中CCK-8检测代表化合物1(n＝1)的光诱导细胞杀伤效应；

[0040] 图6为本发明实施例13中CCK-8检测代表化合物2(n＝2)的光诱导细胞杀伤效应；

[0041] 图7为本发明实施例13中CCK-8检测代表化合物5(n＝3)的光诱导细胞杀伤效应；

[0042] 图8为本发明实施例13中CCK-8检测代表化合物6(n＝4)的光诱导细胞杀伤效应；

[0043] 图9为本发明实施例13中CCK-8检测代表化合物7(n＝5)的光诱导细胞杀伤效应；

[0044] 图10为本发明实施例13中CCK-8检测代表化合物10(n＝5)的光诱导细胞杀伤效应。具体实施例

[0045] 实施例中所采用的试剂与仪器：

[0046] 除了试剂二氯甲烷、甲醇、DMF、POCl3、三乙胺需经过蒸馏纯化与干燥处理以外，其他所涉及的化学试剂和溶剂购买于sigma-aldrich或阿拉丁等试剂公司并直接使用；

[0047] 所有反应均处于氩气及避光保护条件下进行，且硅胶薄层层析监测至反应结束。

[0048] 硅胶薄层层析使用烟台市芝罘黄务硅胶开发试验厂所生产的高效薄层层析硅胶板(型号CF-254)，采用254nm荧光下直接检测或采用磷钼酸、茚三酮、溴甲酚绿、碘显色等官能团显色剂进行检测。

[0049] 柱层析用于染料分子的最终纯化，采用烟台市芝罘黄务硅胶开发试验厂生产的层析硅胶(10－40μ)。层析用有机溶剂均为分析纯，且经过重蒸干燥处理。

[0050] 所有化合物1H NMR和13C NMR由美国Varian公司生产的Mercury Plus-400核磁共振谱仪测定，TMS作内标，未经特殊说明，均用CDCl3作溶剂，δ值单位为ppm。

[0051] 质谱由HP5989A型质谱仪测定，IR由Testscan Schimadzu FTIR 8000series测定。

[0052] 近红外荧光成像采用柯达成像系统In-Vivo FX Professional Imaging System(New Haven,CT)。

[0053] 实施例1

[0054] 化合物A0的合成

[0055] 在冰浴下将35mL干燥二氯甲烷和37mL三氯氧磷的溶液滴入80mL干燥二氯甲烷和N，N-二甲基甲酰(1:1，v/v)的混合液中。维持0℃下，10g(0.10mol)环己酮逐滴加入至反应液，然后缓慢升温至回流反应3h。停止反应，冰水浴冷却，将反应液分批倒入200g碎冰中。大量红色固体析出。减压过滤，固体以冰冻的丙酮分批少量洗涤至黄色，真空抽干得粗品，用丙酮重结晶得黄色固体(化合物A0)12.86g，收率：73％，熔点：130-132℃。

[0056] 实施例2

[0057] 化合物A1-A6的制备：

[0058]

[0059] 取3.84g(2.41×10-2mol)2,3,3-三甲基-3H-吲哚于100ml单口圆底瓶中，加入2.89-2×10 mol各溴代有机物,加入30ml甲苯，110℃下反应12h,取样TLC监控反应(二氯甲烷：甲醇＝15:1)，显示原料反应完全，旋蒸蒸除甲苯，得红棕色粘稠液体，用二氯甲烷-乙醚粗略重结晶得红棕色粘稠液体A1-A6。产品不经纯化直接进行下一步反应。

[0060] 实施例3

[0061] 化合物1-6的制备：

[0062]

[0063] 取7.75×10-3mol A1-A6加入100ml单口圆底瓶中，加入0.67g(3.87×10-3mol)A0,加入0.66g(7.75×10-3mol)乙酸钠，加入40ml乙酸酐，搅拌，70℃下反应1h,取样TLC监控反应(二氯甲烷：甲醇＝15:1)，显示原料反应完全，将反应液转移至分液漏斗中，用饱和NaCl溶液洗涤，无水NaSO4干燥，过滤，减压浓缩得红棕色液体，用二氯甲烷-乙醚粗略重结晶得红棕色固体，柱层析得墨绿色固体化合物1-6:

[0064] 1(11％):1H NMR(400Hz,DMSO-d6)δ:8.26(d,J＝14.4Hz,2H),7.94(d,J＝8.0Hz,4H),7.69(d,J＝7.6Hz,2H),7.40(t,J＝7.2Hz,8H),7.33-7.28(m,2H),6.38(d,J＝14.0Hz,
2H),5.63(s,4H),2.53-2.50(m,4H),1.73(s,14H)；HRMS[M-Br]+:calc.723.2984,measured 
723.2882.

[0065] 2(82％):1H NMR(400Hz,DMSO-d6)δ:8.26(d,J＝14.0Hz,2H),7.65(d,J＝7.2Hz,2H),7.49-7.41(m,4H),7.29(t,J＝7.2Hz,2H),6.35(d,J＝14.0Hz,2H),4.21(t,J＝6.4Hz,
4H),2.72(t,J＝5.2Hz,4H),1.87-1.84(m,2H),1.80-1.75(m,4H),1.67(s,12H),0.97(t,J＝7.6Hz,6H)；HRMS[M-Br]:calc.539.3188,measured539.3172.

[0066] 3(25％):1H NMR(400Hz,DMSO-d6)δ:12.60(s,2H),8.25(d,J＝14.0Hz,2H),7.63(d,J＝6.4Hz,2H),7.46-7.40(m,4H),7.30-7.26(m,2H),6.43(d,J＝14.0Hz,2H),4.44(t,J＝6.4Hz,4H),2.81-2.72(m,8H),1.85(s,2H),1.66(s,12H)；HRMS[M-Br]+:calc.599.2671,measured 599.2587.

[0067] 4(21％):1H NMR(400Hz,DMSO-d6)δ:12.36(s,2H),8.27(d,J＝14.0Hz,2H),7.64(d,J＝7.2Hz,2H),7.50(d,J＝8.0Hz,2H),7.29(t,J＝7.4Hz,2H),6.43(d,J＝14.0Hz,2H),4.21(t,J＝6.4Hz,4H),2.73(s,4H)，2.46(t,J＝6.8Hz,4H),1.94-1.84(m,6H),1.68(s,
12H)；HRMS[M-Br]+:calc.627.2984,measured 627.3036.

[0068] 5(22％):1H NMR(400Hz,DMSO-d6)δ:8.18(d,J＝14.0Hz,2H),7.92-7.87(m,4H),7.64(d,J＝7.2Hz,2H),7.48(d,J＝8.0Hz,2H),7.41(t,J＝7.6Hz,2H),7.29(t,J＝7.6Hz,
2H),6.98-6.93(m,4H),6.25(d,J＝14.0Hz,2H),4.37(s,4H),4.12(d,J＝4.8Hz,4H),2.32(s,4H),2.22(s,4H),1.66(s,12H),1.55-1.45(m,4H)；HRMS[M-Br]+:calc.811.3508,measured 811.3359.

[0069] 6(10％):1H NMR(400Hz,DMSO-d6)δ:8.27(d,J＝14.0Hz,2H),7.63(d,J＝7.2Hz,2H),7.47-7.41(m,4H),7.29(t,J＝7.0Hz,2H),6.33(d,J＝14.0Hz,2H),4.23(t,J＝6.4Hz,
4H),2.71(d,J＝5.6Hz,4H),2.29(t,J＝7.2Hz,4H),1.88-1.84(m,2H),1.80-1.72(m,4H),
1.67-1.57(m,16H)；HRMS[M-Br]+:calc.655.3297,measured655.3312.

[0070] 实施例4

[0071] 化合物B7-B12的制备：

[0072]

[0073] 于50ml单口圆底瓶中加入1g(5.13×10-3mol)6-溴己酸，1ml二氯亚砜，50℃下加热反应至无气泡冒出，蒸去过量二氯亚砜，得到黄棕色液体1.05g。另将含有羟基或氨基的芳香烃化合物溶于无水二氯甲烷中，加入三乙胺，外置冰浴下，控制内温小于-5℃，滴加6-溴己酰氯，控制内温0℃，滴毕，室温搅拌反应过夜，TLC监控反应。反应完成后，将反应液用饱和氯化钠溶液洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，减压浓缩得棕色粘稠液体，柱层析得B7-B12:

[0074] B7(34％)：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.07(d,J＝8.5Hz,3H),7.17(d,J＝8.5Hz,2H),3.92(s,3H),3.44(t,J＝6.7Hz,2H),2.61(t,J＝7.4Hz,2H),2.01–1.87(m,2H),1.86–
1.72(m,2H),1.68–1.46(m,2H).\

[0075] B8(45％)：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ:7.99(d,J＝8.7Hz,2H),7.18(d,J＝8.7Hz,2H),3.44(t,J＝6.7Hz,2H),2.71-2.55(m,5H),2.13-1.86(m,2H),1.86-1.74(m,2H),1.58(m,,2H).

[0076] B9(21％)：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ:7.61(d,J＝8.8Hz,2H),7.61(d,J＝8.8Hz,2H),7.30(d,J＝8.8Hz,2H),7.13(s,1H),3.44(t,J＝6.8Hz,2H),2.36(t,J＝7.2Hz,2H),
1.94-1.87(m,2H),1.60-1.49(m,2H).

[0077] B10(33％)：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:6.08(d,J＝5.5Hz,1H),4.61(t,J＝7.2Hz,1H),3.76(s,3H),3.41(t,J＝6.7Hz,2H),2.24(t,J＝7.5Hz,2H),1.96-1.81(m,2H),1.76-
1.56(m,2H),1.56-1.36(m,5H).

[0078] B11(37％)：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ:6.07(s,1H),3.71(s,3H),3.52(dd,J＝11.6,5.8Hz,2H),3.41(t,J＝6.7Hz,2H),2.60(t,J＝5.8Hz,2H),2.20(t,J＝7.5Hz,2H),1.99-
1.57(m,4H),1.46(m,2H).

[0079] B12(28％)：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:6.03(d,J＝8.2Hz,1H),4.62(dd,J＝8.6,5.0Hz,1H),3.74(s,3H),3.41(t,J＝6.7Hz,2H),2.26(t,J＝7.4Hz,2H),1.97-1.79(m,3H),
1.76-1.55(m,2H),1.55-1.42(m,3H),1.42-1.09(m,1H),0.92(dd,J＝12.1,7.1Hz,6H).[0080] 实施例5

[0081] 化合物B13-B15的制备：

[0082]

[0083] 反应瓶中加入10mL THF/H2O(V/V＝4/1)，1mM LiOH水溶液，然后将反应瓶置于冰浴下，控制内温在0℃下，加入1mM化合物B10-B12，保温搅拌反应3h，TLC监控反应。反应完成后加入1M HCl将反应液调至PH＝1，用乙酸乙酯萃取，减压浓缩得粗品淡黄色液体，用乙醚重结晶得B13-B15:

[0084] B13(25％)：1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:9.35(s,1H),6.22(d,J＝6.9Hz,1H),4.59(p,J＝7.1Hz,1H),3.41(t,J＝6.7Hz,2H),2.28(t,J＝7.5Hz,2H),1.85(m,2H),1.68(m,2H),1.49(m,5H).

[0085] B14(28％)：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ:6.25(s,1H),3.53(dd,J＝11.6,5.8Hz,2H),3.40(t,J＝6.7Hz,2H),2.60(t,J＝5.8Hz,2H),2.20(t,J＝7.5Hz,2H),1.98-1.79(m,2H),
1.77-1.58(m,2H),1.58-1.38(m,2H).

[0086] B15(16％)：1H NMR(400MHz,CDCL3)δ:6.25(s,1H),3.53(dd,J＝11.6,5.8Hz,2H),3.40(t,J＝6.7Hz,2H),2.60(t,J＝5.8Hz,2H),2.20(t,J＝7.5Hz,2H),1.98-1.79(m,2H),
1.77-1.58(m,2H),1.58-1.38(m,2H).

[0087] 实施例6

[0088] 化合物7-12的制备：

[0089]

[0090] 参照合成A1-A6的方法：取24mM 2,3,3-三甲基-3H-吲哚于100ml单口圆底瓶中，加入24mM各溴代有机物B7-B12,加入30ml甲苯，110℃下反应12h,取样TLC监控反应(二氯甲烷：甲醇＝15:1)，显示原料反应完全，旋蒸蒸除甲苯，得红棕色粘稠液体，用二氯甲烷-乙醚粗略重结晶得各吲哚季铵盐中间体。不经纯化，取各自吲哚季铵盐中间物(约1mM)加入100ml单口圆底瓶中，加入0.5mMA0,加入1mM乙酸钠，加入15ml乙酸酐，搅拌，70℃下反应4-
6h，显示原料反应完全。将反应液转移至分液漏斗中，用饱和NaCl溶液洗涤，无水NaSO4干燥，过滤，减压浓缩得红棕色液体，用二氯甲烷-乙醚粗略重结晶得红棕色固体，柱层析得墨绿色固体化合物7-12:

[0091] 7(10％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.05(d,J＝8.8Hz,2H),7.42-7.10(m,16H),6.28(d,J＝8.8Hz,2H),4.28(m,4H),3.91(s,6H),2.70(m,4H),2.63(m,4H),1.92(m,6H),+
1.86(m,4H),1.66(s,12H),1.63(m,4H)；HRMS[M-Br] :calc.951.4346,measured 
951.4190.

[0092] 8(9％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.33(d,J＝14.0Hz,2H),7.98-7.08(m,16H),6.35(d,J＝14.0Hz,2H),4.32(t,J＝14Hz,4H),2.76(t,J＝15.6Hz,4H),2.65(t,J＝
14.4Hz,4H),2.60(s,6H),1.92(m,6H),1.86(m,4H),1.71(s,12H),1.66(m,4H)；HRMS[M-Br]+:calc.919.4447,measured 919.4434.

[0093] 9(15％):1H NMR(400Hz,DMSO-d6)δ：8.25(d,J＝14.0Hz,2H),8.20(s,4H),7.64(d,J＝7.2Hz,2H),7.48-7.41(m,4H),7.29(t,J＝7.2Hz,2H),6.33(d,J＝14.0Hz,2H),4.25(s,4H),2.67(t,J＝7.0Hz,8H),1.80-1.76(m,10H),1.67(s,12H),1.56(s,4H)；HRMS[M-Br]+:
calc.1590.8035,measured 1590.8727.

[0094] 10(19％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.33(d,J＝14.0Hz,2H),7.41-7.04(m,10H),6.72(d,J＝7.2Hz,2H),6.20(d,J＝13.9Hz,2H),4.50(m,2H),4.14(m,4H),3.71(s,6H),
2.72(m,4H),2.50(t,4H),2.00(m,2H),1.84(m,4H),1.88(m,4H),1.78(m,4H),1.72(s,
12H),1.52(m,6H),1.46(m,4H)；HRMS[M-Br]+:calc.853.4665,measured 853.4528.[0095] 11(30％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.44(d,J＝14.0Hz,2H),7.42–7.16(m,10H),
6.18(s,J＝14.0Hz,2H),4.11(m,4H),3.67(s,6H),3.50(m,4H),2.72(m,4H),2.60(t,J＝
6.7Hz,4H),2.32(t,J＝7.2Hz,4H),1.99(m,2H),1.93(m,4H),1.80(m,4H),1.72(s,12H),
1.52(m,4H)；HRMS[M-Br]+:calc.853.4665,measured 853.4522.

[0096] 12(19％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.34(d,J＝14.0Hz,2H),7.39-7.14(m,8H),6.60(d,2H),6.23(d,J＝14.0Hz,2H),4.54(s,2H),4.18(t,J＝6.9Hz,4H),3.72(s,6H),
2.74(m,4H),2.39(m,4H),2.10(m,2H),1.84(m,4H),1.79(s,12H),1.62(m,4H),1.51(m,
4H),1.44(m,4H),1.27(m,2H),0.92(m,12H)；HRMS[M-Br]+:calc.937.5604,measured 
937.5485.

[0097] 实施例7

[0098] 化合物13-15的制备：

[0099]

[0100] 参照合成7-12的方法：取10mM 2,3,3-三甲基-3H-吲哚于100ml单口圆底瓶中，加入10mM各溴代有机物B13-B15,加入30ml甲苯，110℃下反应12h,取样TLC监控反应(二氯甲烷：甲醇＝15:1)，显示原料反应完全，旋蒸蒸除甲苯，得红棕色粘稠液体，用二氯甲烷-乙醚粗略重结晶得各吲哚季铵盐中间体。不经纯化，取各自吲哚季铵盐中间物(约2mM)加入100ml单口圆底瓶中，加入1mM A0,加入2mM乙酸钠，加入30ml乙酸酐，搅拌，70℃下反应4-
6h。将反应液转移至分液漏斗中，用饱和NaCl溶液洗涤，无水NaSO4干燥，减压过滤浓缩，柱层析得墨绿色固体化合物13-15:

[0101] 13(8％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.25(d,J＝13.2Hz,2H),7.75(d,2H),7.65-7.37(m,8H),6.33(d,J＝13.8Hz,2H),4.15(m,4H),4.00(s,2H),2.61(m,4H),2.11(m,4H),
1.85(s,2H),1.70(s,12H),1.54(s,6H),1.45(m,4H),1.21(m,8H)；HRMS[M-Br]+:
calc.825.4352,measured 825.4265.

[0102] 14(37％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:8.34(d,2H),7.37-6.99(m,10H),6.16(d,2H),4.03(m,4H),3.86(m,4H),3.48(m,4H),2.69(m,4H),2.48(m,4H),2.21(m,2H),1.96(m,4H),
1.82(m,4H),1.72(s,12H),1.47(m,4H)；HRMS[M-Br]+:calc.825.4352,measured 
825.4289.

[0103] 15(7％):1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:10.26(s,2H),8.22(d,J＝13.4Hz,2H),7.75-7.28(m,10H),6.32(d,J＝13.4Hz,2H),4.22(m,4H),4.14(m,2H),2.84(m,4H),2.13(m,4H),
1.74(m,4H),1.64(s,12H),1.54(m,4H),1.34(m,4H),1.24(m,4H),1.19(m,2H),0.99(m,
2H),0.86(m,12H)；HRMS[M-Br]+:calc.909.5291,measured909.5220.

[0104] 实施例8

[0105] 化合物1-15的近红外荧光特性

[0106] 在万分之一天平上精确称量化合物1-15样品，配成10mM的DMSO溶液，备用。测试时，先用精密移液枪取2μL此溶液于10mL棕色容量瓶中，然后分别用甲醇和血清稀释至刻度，即得到2μM的染料溶液。最大吸收光谱和发射光谱分别用Shimadzu UV-3600紫外近红外分光光度计和Varian Cary Eclipse Fluorometer荧光光谱仪测定。用朗伯-比尔定律计算化合物的摩尔吸光系数。计算公式为A＝εab，式中A代表吸收强度，ε表示摩尔消光系数，a为化合物的浓度(单位为mol/L)，b为石英池的厚度(单位为cm)。测试结果表明，所有化合物的最大吸收波长和发射波长均在近红外区(780-820nm)，摩尔吸光系数在99000-300000，具有较优良的近红外荧光特性。

[0107] 实施例9

[0108] 化合物1-15光照下的产热效应：

[0109] 将化合物1-15各自用二甲基亚砜(DMSO)配制成10mM浓度的储存液，置于-20℃避光保存。从以上配置的1-15化合物的储存液中各吸取2μl溶于2ml的含10％FBS的DMEM培养基中(以空白10％FBS的DMEM培养基作为对照)，配制成10μM的检测液，分别加入24孔细胞培养板中。将培养板置于808nm、1.5W/cm2的近红外激光下各孔分别被照射5分钟，同时每分钟监测并记录温度的变化，结果见图1。结果发现1-15化合物在接受近红外激光照射后均表现出了不同程度的升温效应(ΔT＝5-28℃)。特别是，2和5这两个化合物的升温效应特别显著：在受照1-2分钟后，溶液温度超过50℃(并且显著高于临床批准使用的非肿瘤靶向性的吲哚菁绿(ICG)所产生的温度)，表明我们所合成的这一类化合物具有较优异的光热抗肿瘤特性。

[0110] 实施例10

[0111] 化合物1-15光照下单态氧的产生：

[0112] 向2ml、10μM的各种花菁染料水溶液中加入浓度为1.5μM的SOSG探针(该探针以100％甲醇溶液配制)，终溶液中的甲醇含量为2％。接着将上述溶液充分混匀后，给予它们(808nm,1.5W/cm2)的近红外激光，照射5分钟。照射结束后立即将溶液收集到比色皿中，然后迅速地在近红外荧光分光光度计上检测溶液在500-600nm的荧光发射波普。(以波长为
494nm的光源激发SOSG能够获得其在530nm处的最大发射峰，以该发射峰处的荧光强度来量化单态氧的生成。如图2显示，结果发现与空白水为对照，1-15化合在接受近红外激光照射后均能够产生大量的单态氧，为实现肿瘤光动力治疗提供可行性。

[0113] 实施例11

[0114] 化合物1-15肿瘤优先蓄积特性：

[0115] 利用大鼠真皮干细胞恶性转化而来肉瘤细胞株(rTDMC，本实验室前期建立获得；Biomaterials 2010,31,9535；Biomaterials 2012,33,2230)建立了SD大鼠皮下荷瘤模型。
这些荷瘤大鼠分别被经尾静脉给予0.4mg/kg的1-15号化合物(每种化合物各采用3只荷瘤大鼠)，24h后利用小动物活体成像系统(Kodak,New

[0116] Haven,CT)进行近红外荧光成像。通过对动物移植瘤模型的活体成像(图3)，实验结果表明尾静脉给药24h后，化合物1、2、5、6、7、8、10、11、13展现出较好的肿瘤优先蓄积特性。进一步通过成像软件(Kodak MI software 5.0.1)计算获得肿瘤与邻近组织的荧光强度比值(contrast index,信噪比)，如表1.结果表明，荧光强度比值(contrast index)均大于2.5。据文献报道(P.Natl.Acad.Sci.USA2007,104,7893-7898)当肿瘤与周围组织的荧光对比值(contrast index)超过2.5，即被认为具有肿瘤靶向蓄积。因此，化合物1、2、5、6、7、8、10、11、13具有肿瘤优选蓄积特性，为肿瘤活体显像、边界区分，以及成像引导下的精确光学治疗等具有重要的意义。

[0117] 表1 化合物1-15在皮下移植瘤大鼠中的靶向评价(肿瘤部位与邻近组织的荧光强度比值)

[0118]Compounds 1 2 3 4 5
Contrast index 8.73±2.34 5.44±0.79 2.06±0.21 1.43±0.43 9.17±1.54
Compounds 6 7 8 9 10
Contrast index 2.74±0.27 2.88±0.29 2.92±0.44 1.38±0.36 6.44±1.23
Compounds 11 12 13 14 15
Contrast index 2.74±0.31 1.07±0.10 6.33±1.89 2.15±0.19 2.41±0.71

[0119] 实施例12

[0120] 肿瘤线粒体定位：

[0121] 肿瘤细胞株选用人肺癌细胞株A549(购自美国ATCC公司)，以含10％胎牛血清的DMEM培养基于37℃，5％CO2条件下培养，隔天更换一次培养液。取生长良好，达70-80％融合的细胞，消化离心后接种于35mm共聚焦显微镜观察用的培养皿中，培养过夜。次日弃去培养基，于培养皿中分别加入浓度为5μM、体积为1ml的1-15号化合物，于37℃，5％CO2条件下孵育20分钟。弃去染液，以PBS缓冲液漂洗三次，以浓度为1:6000的线粒体探针Mito-traker孵育细胞，作用15分钟。弃去染液，以PBS缓冲液漂洗三次后于共聚焦显微镜下观察1-27号化合物的荧光信号与Mito-traker的荧光信号的重叠情况。结果表明，n＝1-5，1-15化合物中各自代表化合物1、2、5、6、7、10在体外培养条件下可被肿瘤细胞高效摄取，显示出很强的红色荧光信号；红色荧光信号可与来自线粒体的绿色荧光信号完全重合，证实化合物进入细胞后，主要分布于细胞线粒体内(图4)。实施例13

[0122] 体外光诱导细胞毒性试验

[0123] 将A549细胞以每孔3x103数量接种到96孔板中培养过夜。然后向细胞中分别加入不同浓度的化合物1-15并作用24小时。接下来细胞被给予或不给予近红外激光(808nm、2
1.5W/cm)照射，持续5分钟。照射完后经过24小时的培养，细胞的相对活性被通过CCK-8试验检测获得。从15个化合物中，当n＝1-5时,每组选择1-2个代表结构1、2、5、6、7、10做结果展示。它们的CCK-8检测结果分别如图5-图10所示。结果表明，我们这一类线粒体靶向的荧光小分子具有显著的浓度依赖性的光学杀伤效应。

[0124] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。