[發(fā)明專利]吲哚類半菁染料的合成與應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210330962.4
• 申請日: 2010-04-10
• 公開（公告）號: CN102964863A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發(fā)明（設計）人: 彭孝軍;王炳帥;樊江莉;王靜云;吳彤
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: C09B23/14
• 分類號: C09B23/14;G01N21/64
• 代理公司: 大連星海專利事務所 21208
• 代理人: 花向陽

技術領域

本發(fā)明涉及一類吲哚類半菁染料的合成與應用，屬于精細化工領域中一類功能染料的合成及其作為熒光染料的應用。

背景技術

細胞內(nèi)質(zhì)子在許多細胞過程中都扮演一個重要的角色，如：細胞的成長、?鈣的調(diào)節(jié)、?細胞內(nèi)吞作用、細胞粘連等。研究細胞內(nèi)pH的動力學對理解許多細胞內(nèi)生理機能的調(diào)節(jié)機制是至關重要的。檢測細胞內(nèi)pH的方法很多，如微電極、核磁共振等，而熒光顯微鏡比這些方法更靈敏、更方便，因此近幾年熒光pH探針被廣泛用于監(jiān)控細胞內(nèi)pH的變化。?一般來說，細胞內(nèi)存在兩個較寬的pH范圍：一個是大約6.8–7.4，如細胞質(zhì)；另一個是大約4.5–6.0，即所謂的酸性細胞器，如溶酶體。以各種熒光團為母體的pH探針已經(jīng)被報道，有些已被用于組織或活細胞成像，有些也已經(jīng)商品化。但是具有雙發(fā)射的pH探針已見報道的很少。特別是酸性pH探針，幾乎都是基于光誘導電子轉移（PET）機理，因此沒有波長的變化。雖然商品化探針DND160是具有雙發(fā)射的酸性pH探針（Diwu?Z,?Chen?CS,?Zhang?C?Chem.?Biol.?1999,?6?(7):?411-418），但其缺點明顯:?探針的吸收和發(fā)射波長都很短，容易對細胞造成損傷，而且還會產(chǎn)生生物質(zhì)自熒光的干擾。因此合成較長波長的雙發(fā)射、低pKa的探針，將會有更好的應用前景。

苯乙烯類吲哚菁染料具有良好的光穩(wěn)定性，合適的水溶性，很好的細胞膜通透性以及在細胞內(nèi)具有較強的熒光，而且這類染料的合成非常簡單，收率也很高，但是通常對pH不敏感。羥基是一個重要的pH探針官能團，許多含有羥基的pH探針已經(jīng)被報道（Tang?B,?Liu?X,?Xu?KH,?Huang?H,?Yang?GW,?An?LG.?Chem.?Comm.?2007,?3726-3728）。而應用于細胞酸泡成像的pH探針需要具有較低的pKa，在染料分子中引入吸電基團可以降低分子的pKa。

近幾年，具有固體熒光的有機化合物已經(jīng)受到廣泛關注，因為它們不僅可以用來進行基礎研究，而且還可能應用于光電領域，如有機發(fā)光二極管，光電轉換系統(tǒng)。理解它們的發(fā)光行為和固態(tài)的性能是非常重要的，因為在實際應用中，這些材料一般是以薄膜的形式應用的。然而，具有固態(tài)發(fā)射的有機化合物很少。這主要是因為在晶體形態(tài)或者無定形的固相（例如薄膜），熒光團之間堆積得非常緊密，即使具有最亮發(fā)射的熒光團，也會導致嚴重的淬滅。另外，固態(tài)的激發(fā)光和發(fā)射光具有很強的消光系數(shù)，這對固體熒光是非常有害的(Ozdemir?T,?Atilgan?S,?Kutuk?I,?Yildirim,LT,?Tulek?A,?Bayindir?M,?Akkaya?E?U.Org.?Lett.?2009,?11?(10):?2105-2107)，特別當熒光團的斯托克斯位移很小的時候。因此，高效的固態(tài)熒光分子的開發(fā)是一個具有挑戰(zhàn)的課題。最近幾年，有很多文獻?(Ooyama?Y,?Mamura?T,?Yoshida?K.??E.?J.?Org.?Chem.?2007,?5010–5019;?Shimizu?M,?Takeda?Y,?Higashi?M.?Angew.?Chem.?Int.?Ed.?2009,?48?(20):?3653-3656;?Shimizu?M,?Takeda?Y,?Higashi?M,?Hiyama?T.?Angew.?Chem.?Int.?Ed.?2009,?48?(20):?1-5)?報道固體發(fā)射的熒光團結構，闡述其發(fā)光機理，它們都是帶有較大側鏈的共軛體系，這樣可以抑制分子間的聚集；而且多數(shù)分子是供-受體形式，有較強的分子內(nèi)質(zhì)子轉移（ICT）效應，可以增大熒光團的斯托克斯位移，減少熒光自淬滅。

上述許多研究在X-射線單晶衍射的基礎上，闡述了固體熒光性質(zhì)和分子堆積結構的關系。研究表明：分子間的強π-π作用和鄰近的熒光團之間連續(xù)的分子內(nèi)氫鍵是導致固態(tài)熒光淬滅的主要因素。因此，設計新型的強固態(tài)發(fā)射的熒光團首先要減少引起熒光淬滅的分子間作用。當前消除分子間聚集的方法主要是引入大體積取代基或者引入具有位阻的取代基構建非平面結構，以此來解決聚集淬滅熒光的問題。苯乙烯類染料具有較強的ICT效應，通過引入較大的取代基也可以使其具有較強的固態(tài)熒光，這類染料的光穩(wěn)定性好，易于合成與純化，適于光電領域的研究。