中文名称与分子结构特征
CY5-富马酸（CY5-Fumaric acid）是一种将花青素类荧光染料CY5与富马酸共价偶联的功能性化合物。其分子设计基于富马酸（反丁烯二酸）的双羧基结构，通过酰胺化或酯化反应将CY5的活性基团（如NHS酯或羧基）与富马酸的α-或β-羧基连接，形成稳定的共价键。该分子保留了富马酸的双羧基特征与不饱和烯烃骨架，同时赋予其CY5的荧光特性，使其成为兼具化学活性与光学示踪能力的双功能分子。
化学特性与反应活性
CY5-富马酸的核心化学特性源于其双功能基团：
荧光特性：CY5染料在近红外区（激发波长约650 nm，发射波长约670 nm）具有高量子产率与低自发荧光背景，适用于深层组织成像与多通道荧光检测。其光稳定性优于传统荧光素，可支持长时间动态追踪实验。
羧基反应活性：富马酸的双羧基结构使其具备两性离子特性，可在水相体系中通过离子键与蛋白质、多肽或金属离子结合，同时羧基的酸性（pKa1≈3.0，pKa2≈4.4）使其成为理想的pH响应型探针。此外，羧基可参与酯化、酰胺化反应，实现与生物分子的定向偶联。
烯烃反应活性：富马酸的共轭双键可发生亲电加成反应（如与巯基的迈克尔加成），或通过光诱导交联形成共价网络，为分子固定化或生物材料修饰提供化学锚点。
合成路线与机制
CY5-富马酸的合成通常采用两步法：
CY5活性衍生物制备：将CY5染料与N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）或碳二亚胺（EDC）反应，生成NHS酯或活性酯中间体，增强其与羧基的反应活性。
偶联反应：在弱碱性条件下（如pH 7.5-8.5），CY5活性酯与富马酸的单或双羧基发生酰胺化反应，形成稳定的酰胺键。反应需严格控制温度与溶剂体系（如DMSO/PBS混合溶剂），以避免副反应（如CY5自偶联或富马酸聚合）。
该合成策略通过模块化设计实现了荧光基团与代谢分子的精准偶联，同时保留了双方的结构完整性。
主要用途与应用场景
CY5-富马酸在生物医学研究中具有多维度应用：
代谢通路示踪：作为富马酸的荧光类似物，其可被细胞摄取并参与三羧酸循环（TCA循环），通过荧光信号实时监测富马酸的代谢动态与能量转化过程。
蛋白质相互作用研究：利用羧基与蛋白质表面的赖氨酸残基形成离子键或共价键，标记特定蛋白（如代谢酶或转运蛋白），分析其亚细胞定位与相互作用网络。
pH响应型成像：通过双羧基的pH依赖性解离特性，构建pH敏感型荧光探针，用于监测细胞内微环境（如溶酶体或肿瘤组织）的酸化过程。
生物材料功能化：将CY5-富马酸共价修饰于水凝胶或纳米颗粒表面，赋予材料荧光追踪能力与生物活性，用于药物递送系统的动态评估。
总结
CY5-富马酸通过整合荧光标记与代谢分子特性，为细胞代谢研究、蛋白质功能解析及生物材料开发提供了高效工具。其模块化合成策略与多场景适应性，使其成为连接化学合成与生物医学应用的桥梁分子。
注意：仅用于科研，不能用于人体实验。以上内容来自重庆渝偲医药科技有限公司小编分享，期待感兴趣的小伙伴留言交流哟~~
