[发明专利]一类基于DCDHF发色团的溶致变色荧光探针、其制备及应用

说明书

技术领域

本发明属于分析化学领域，具体涉及一类基于DCDHF发色团的溶致变色荧光探针、其制备及应用。

背景技术

众所周知，化合物的紫外/可见/近红外吸收光谱可能受到周围介质的影响、并且溶剂可能会引起吸收带的位置、强度、形状的变化。Hantz-schlater将这一现象称为“溶致变色”效应(Chem.Rev.1994,94,2319-2358)。随着溶剂极性的增加，紫外/可见/近红外吸收光谱出现蓝移，这种现象通常称为“负溶致变色”。而随着溶剂极性的增加，紫外/可见/近红外吸收光谱出现红移，这种现象称为“正溶致变色”。溶致变色是基于溶剂分子和发色团之间的相互作用，这些溶致变色染料在光谱中呈现溶剂依赖并且对周围的环境具有敏感的响应（Langmuir,2009，25，9405-9412）。许多环境敏感的发色团都具有溶致变色性质，并且广泛的应用于生物学领域，如检测蛋白-肽结合的应用、检测蛋白质的变构效应、显示转录后修饰的蛋白质的各种形式等（Bioconjugate Chem.2009,20,2133-2141.）。溶致变色比较法是基于溶剂的极性对指示剂染料的电子激发态能量的影响而实现的一种方法，主要应用于检测溶剂的极性，混合溶剂以及固体酸催化剂（Nigam,S.;Rutan,S.Appl.Spectrosc.2001，55，362A），表征极性表面如氧化铝和氧化硅（J.Phys.Chem.1991,95,4087-4092）等。溶致变色探针在材料领域也应用广泛，如监测聚合反应过程、分析某些烯烃聚合物的溶剂化作用、表征固体聚合物薄膜、检测固体酸的表面碱性等（Macromolecules1990,23,4557-4564）（Macromolecules1995,28,8153-8158）。溶致变色探针在应用方面具有很大的优势：所需探针分子浓度低、易操作、良好的重现性、定量检测溶剂性质。唯一的要求就是所用的探针能够充分反映研究环境的相关属性（J.Phys.Chem.B2005,109,7280-7289）。

近十年来，世界各地的科学家都在利用光学光谱仪和显微镜来研究溶液、聚合物、晶体、生物环境下的单分子报告分子。DCDHF是三腈基二氢呋喃型发色团的缩写，是一种D-π-A型分子，具有P-π共轭体系。DCDHF发色团广泛应用于非线性光学材料，这是由于它们的电子云是非中心对称的且许多电光学器件，如电光学调节器，光学开关，太赫兹发电机，数字信号处理器等均使用这一类材料。DCDHF发色团不仅可用作光折射材料而且在单分子水平成像上具有其他的有利性能，如粘度依赖的荧光，强溶致变色，显著的基态偶极矩和适度的超极化率。其在单分子成像方面具有良好的光稳定性，大的吸光度和荧光量子产率，优异的热稳定性和化学稳定性（J.Am.Chem.Soc.2003,125,1174-1175）。

1951年，Brooker等人提出溶致变色染料可作为检测溶剂极性的探针(Chem.Soc.Rev.,2012,41,3485-3492)。现有的溶致变色探针的发色团有异恶唑类、香豆素类、DCDHF、N-酚甜菜碱染料等。在检测溶液极性方面，一些特殊的溶致变色探针被用于非水溶剂极性检测经验表的构建（Anal.Chem.,1976,48,884-886）。溶致变色探针通过建立模型和方程、分析溶致变色行为对二元含水混合物的溶质-溶剂和溶剂-溶剂间的相互作用进行研究（J.Chem.Soc.,Perkin Trans.2,1997,1341-1348）。利用溶致变色性质对混合溶剂的宏观性质进行研究，发现混合溶剂中水分子结构作用增强，同时也可用来区分结构相近的布朗斯特和路易斯酸等（Phys.Chem.Chem.Phys.,2013,15,18023-18029）。现有的溶致变色探针在对溶剂极性研究方面主要研究混合溶液的相互作用、利用溶致变色效应扩展和完善极性溶剂表、区别极性差别较大的溶剂。而对于极性相近的高极性溶剂的区分一直是一个挑战。本发明提供一类探针，可以检测和区分极性相近的高极性溶剂，如DMF、DMSO和H₂O。通过对溶致变色探针光谱性质的研究来验证其作用，实现对极性相近的高极性溶剂的区分和鉴别。

发明内容

本发明的目的是提供一类基于DCDHF发色团的溶致变色荧光探针、其制备及应用，该方法原料便宜易得，目标产物合成步骤简单、收率高。

本发明提供了一类基于DCDHF发色团的溶致变色荧光探针，该荧光探针的结构如下：