[发明专利]非对称9-(N-叔丁基氧羰基-2-吡咯基)-10-五元杂环基蒽化合物及其应用

说明书

本发明属于聚集诱导发光材料和细胞染料领域，涉及一种非对称9‑(N‑叔丁基氧羰基‑2‑吡咯基)‑10‑五元杂环基蒽化合物的合成方法，本发明目的在于提供一种非对称型9‑(N‑叔丁基氧羰基‑2‑吡咯基)‑10‑五元杂环基蒽荧光化合物及其制备方法和应用。本发明提供的化合物中9‑(N‑叔丁基氧羰基‑2‑吡咯基)‑10‑(噻吩‑2‑基)蒽(BPTA)(即式I中X为S)和9‑(N‑叔丁基氧羰基‑2‑吡咯基)‑10‑(呋喃‑2‑基)蒽(BPFA)(即式I中X为O)具有显著的AIE特性，且能够对生物细胞进行染色，可作为细胞标记物；并且本发明提供的化合物制备方法简单，成本低。

技术领域

本发明属于聚集诱导发光材料和细胞染料领域，是非对称9-(N- 叔丁基氧羰基-2-吡咯基)-10-五元杂环基蒽化合物的合成方法及其细胞染色中的应用。

背景技术

荧光是近十年来引起广泛关注的一种重要发光现象。荧光分子以其高灵敏度、非侵入性和良好的时空分辨率，成为成像、传感、生物过程监测、光电器件、有机发光二极管等领域的理想选择。然而，大多数荧光材料本身都具有疏水性，这阻碍了荧光材料在环境、水质监测和生物系统中的实际应用。不幸的是，绝大多数发光材料在稀溶液中是发射的，而在固态或浓溶液中则是弱荧光甚至无发射的，这一现象名为聚集诱导荧光淬灭现象(ACQ)。这一现象已成为有机发光团特别是在显微成像和生物传感方面应用的一大障碍。令人鼓舞的是， Tang和Park在2001年和2002年分别报道了一些抗ACQ材料，并将其命名为聚集诱导荧光(AIE)和聚集诱导荧光增强(AIEE)材料。这类材料这浓溶液和固态时，展现出强荧光，而在稀溶液中，却不发光。大多AIE材料都是基于噻咯、四苯基乙烯(TPE)、二苯乙烯基蒽(DSA)、三苯胺和氰基取代的二芳基乙烯衍生物结构设计合成，以分子内运动受限机理(RIR)作为AIE现象发生的机理。蒽作为一类重要的π- 共轭分子,蒽衍生物在构建有机发光材料具有独特的属性，也是最早被开发用于作为有机发光二极管的材料之一。但是，与传统荧光材料相同，蒽也受ACQ效应影响，所以以蒽为核心，设计合成出具有AIE 性质的蒽核材料是很有必要的。

发明内容

在先前的工作中，设计合成了4种对称型的9,10-二杂环蒽(DHA) 化合物，即9,10-二噻吩基蒽(DTA)、9,10-二呋喃蒽(DFA)、9,10- 二-(N-叔丁基氧羰基-吡啶-2-基)蒽(DBPA)和9,10-二(1H-吡啶 -2-基)蒽(DPA)。除DBPA外，这三种DHA衍生物具有典型的聚集诱导发光(AIE)特性。研究我们发现影响DHA系列AIE分子的AIE性质的影响因素由杂环的扭曲构型、位阻和堆积特性。其中特别以DBPA分子的ACQ现象最引起我们的注意。根据X射线单晶衍射图谱所分析出的结构特点，我们发现造成其ACQ的原因是在杂环N原子处造成了较大的位阻，这使得DBPA的扭转构型在溶液中几乎不可能发生构象平面化。但是，在四种物质中，DBPA具有最大的荧光量子产率(Φ_f＝0.860)。我们试图通过更换DBPA中的一个N-叔丁基氧羰基-吡啶-2-基，来改进DBPA的ACQ性质，并保留DBPA中N-叔丁基氧羰基-吡啶-2-基对DHA 系列分子的荧光量子产率的影响。我们设计出了9-(N-叔丁基氧羰基 -2-吡咯基)-10-(噻吩-2-基)蒽(BPTA)和9-(N-叔丁基氧羰基-2- 吡咯基)-10-(呋喃-2-基)蒽(BPFA)两种物质。并对其固体，液体，单晶三态的紫外荧光性质进行了测试，同时还对其细胞成像技术上的应用进行了测试。

有鉴于此，本发明目的在于提供一种非对称型9-(N-叔丁基氧羰基-2-吡咯基)-10-五元杂环基蒽荧光化合物及其制备方法和应用。本发明提供的化合物中9-(N-叔丁基氧羰基-2-吡咯基)-10-(噻吩-2-基)蒽(BPTA)(即式I中X为S)和9-(N-叔丁基氧羰基-2-吡咯基)-10-(呋喃-2-基)蒽(BPFA)(即式I中X为O)具有显著的AIE 特性，且能够对生物细胞进行染色，可作为细胞标记物；并且本发明提供的化合物制备方法简单，成本低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：