[發明專利]一種具有咔唑-羅丹明雜化結構的熒光染料制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810053917.6
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108191880B
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 曾憲順;肖志剛;劉暢;何松
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: C07D491/20
• 分類號: C07D491/20;C09K11/06;C09B57/00;G01N21/64
• 代理公司: 天津耀達律師事務所 12223
• 代理人: 侯力

一種具有咔唑?羅丹明雜化結構的熒光染料的制備方法和應用。本發明的優點是：設計合成的新型咔唑?羅丹明雜化熒光染料充分利用了咔唑在光電材料領域作為結構基元所擁有的各種優良性能和羅丹明染料所擁有的優良光物理和光化學性能。通過這種雜化設計，該染料顯示出比咔唑基元結構更大的摩爾吸光系數、更長的熒光發射波長、更靈活可調控的吸收和熒光發射波長等優勢。利用該雜化染料設計合成的熒光探針對銅離子具有優良的選擇性，展示了該染料的初步應用價值。

【技術領域】

本發明涉及光電器件和光學傳感成像檢測技術中的熒光染料制備，特別是一種基于咔唑-羅丹明雜化結構的熒光染料制備方法和應用。

【背景技術】

近年來，熒光分析技術逐漸成為現代分析技術中的一種重要方法，因其靈敏度高和選擇性專一的特性，其在生物、環境和醫藥中對一些重要物質的識別、檢測和監控已經成為主要應用方向。盡管一些常規檢測方法如：高分辨液相色譜、質譜、原子吸收光譜、電感耦合等離子體原子發射光譜、電化學傳感等方法已經被用于相關物質的分析，但這些檢測方法具有檢測步驟復雜、分析耗時、并且不適合于活細胞和活體檢測等缺陷。因此，發展高效、快速和靈敏的熒光分析檢測技術成為該領域的熱點。近年來，以有機熒光探針為基礎的熒光分析檢測技術展現出靈敏度高、操作簡便、重現性好等優點；同時，將一些熒光探針進行生物相容性修飾后可獲得具有膜透性好、原位檢測等功能的各類具有生物標記檢測性能的熒光探針，當與熒光成像技術相結合時，便可以用于生物體系中目標分子的檢測，并可用于監控活細胞與活體中生物分子及其生物過程。因此，以分子熒光探針為基礎的各類熒光分析檢測技術逐漸成為生命科學及疾病診斷等領域不可或缺的研究技術；而該技術的關鍵就是設計并合成滿足各種檢測目的且具有熒光效應的分子探針材料。

目前為止，已有各種以不同激發和發射波長的熒光染料，如氧雜蒽、香豆素、芘、1,8-萘二甲酰亞胺、花菁、氟硼螢等已經被廣泛用于化學傳感器中。這些傳統染料均在識別與標記領域中得到一定的應用，其光譜性質也具有一定的優勢。但是上述染料中，在結構上存在如下不足：由于受染料本身共軛體系結構的限制，染料中的酚羥基不存在由羥基轉化為酮式結構的可能。同時其受樣品背景干擾相對較大、在生物體內的生理環境下熒光量子產率降低、對光敏感，在強光檢測下容易發生光漂白作用、親脂性差，不易滲入細胞，因而用于細胞的研究效果差、特異選擇性差，從而限制了其在生物分子檢測中的廣泛應用。因此設計各類具有高量子效率且滿足生物體內小分子檢測和活體熒光成像標記具有非常重要的科學意義和實用價值。

咔唑是一類富電子結構的芳香體系，已在發光器件、染料敏化太陽能電池、光伏器件以及許多其它半導體器件中得到廣泛應用，該化合物作為上述光電器件材料的基本組成單元具有使用壽命長、性能穩定等眾多優點；另一方面，氧雜蒽類染料具有摩爾吸光系數大、熒光量子產率高、光穩定性好、生物相容性好等優勢。因此，我們認為將咔唑和羅丹明染料雜化所產生的新型熒光染料將擁有咔唑和羅丹明染料各自的優點，在使用壽命、光穩定性等方面擁有獨特的性能以及更廣泛的應用領域(如：光電器件、熒光探針等)。

【發明內容】

本發明的目的在于改進咔唑和羅丹明染料各自在光電器件、熒光探針等領域中應用存在的不足(如：咔唑的摩爾吸光系數小、熒光發射波長短、吸收和熒光發射波長可調控性差等；羅丹明染料的光穩定性較差、穩定發光性能的pH范圍不夠寬等)，通過將咔唑和羅丹明基團融合于一體，設計并合成了具有咔唑-羅丹明雜化結構的新型熒光染料；同時提供了這種咔唑-羅丹明雜化熒光染料(化合物1和2)的制備方法和利用這種雜化熒光染料中的螺環內酯結構進行分子熒光探針設計的應用。如在其螺環內酯的羧基位置引入2-羥乙基肼的衍生物(即化合物3)對銅離子的選擇性識別顯著(見附圖1)，能做很好的銅離子檢測熒光探針。

本發明的技術方案

本發明所設計、合成的新型咔唑-羅丹明雜化結構的熒光染料化合物，其結構式如下：