荧光探针已成为探索细胞生物过程的十分重要的可视化工具，近年来，荧光探针的开发得到了极大的发展和应用。在众多荧光团中，罗丹明荧光染料因具有优异的光物理性质，如高摩尔消光系数、高荧光量子产率和良好的光稳定性以及离子型基团等，是目前最常用的荧光标记试剂之一。然而，罗丹明的吸收和发射波长通常在600 nm以下，限制了它们在生物成像中进一步应用。

硅元素具有空3d轨道，硅杂化共轭体系中可形成σ*-π*轨道作用，从而显著降低共轭分子的LUMO轨道，使光谱红移。自2008年大连理工大学肖义和钱旭红课题组报道首例硅取代罗丹明以来，硅罗丹明染料的合成开发研究方兴未艾。硅取代氧形成的硅罗丹明不但保留了罗丹明优异的光物理性质，而且使光稳定显著提高，光谱红移至近红外光区。目前，罗丹明的常见合成方法有1）芳基锂试剂和硅杂蒽酮的亲核加成反应；2）硅桥连双亲核试剂与芳基酰氯或羧酸酯反应；3）CuBr2或对甲苯磺酸催化的二芳基硅醚中间体与芳基醛固相反应。方法1和2都采用活泼金属试剂与羰基亲核加成的方法，反应条件苛刻，不适用于规模合成；另一方面活性金属试剂的使用限制了底物的范围。方法3是高温固相反应，有潜在的危险。而且，由于四氯苯醌的氧化，产物含有对甲苯磺酸阴离子和氯阴离子，导致纯化非常困难。因此，迫切需要一种新的构建硅罗丹明的策略，特别是包含官能团的硅罗丹明。

近日，杭州师范大学卢华课题组通过引入高沸点溶剂，优化催化剂和反应温度，利用芳基硅烷和苯甲醛缩合反应，合成了一类包含各种功能取代基的硅基罗丹明，提供了一种构建了硅基罗丹明的简单通用方法。研究发现，这些硅基罗丹明展示出优异的光稳定性、较高的水溶性以及近红外发光。通过引入不同Hammett常数的取代基可精确调控硅基罗丹明光谱性质。利用苄氯和蛋白质巯基之间的“点击”反应构建了一种共价固定线粒体上的荧光探针SiR 8。研究表明，该探针荧光强度具有可逆的温度依赖性，较小的生物毒性和较好的生物相容性，能够实时检测线粒体的温度变化，对药物刺激下的线粒体温度变化实现可视化实时检测。该研究为区分细胞线粒体生理和病理状况或筛选潜在针对线粒体的新药研发提供了强有力的工具。南京大学郭子建教授和中国药科大学田蒋为博士参与了该研究。

论文信息：

A General Strategy for the Construction of NIR‐emitting Si‐rhodamines and Their Application for Mitochondrial Temperature Visualization

Weiguo Tang, Jiaxin Li, Xianhui Wang, Dr. Zhikuan Zhou, Dr. Lizhi Gai, Dr. Xin Jiang Feng, Dr. Jiangwei Tian, Prof. Dr. Hua Lu, Prof. Dr. Zijian Guo

Chemistry – An Asian Journal（Chem. Asian J. ）

DOI: 10.1002/asia.202000660

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