[發明專利]一種四配位有機硼化合物、熒光探針及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202010886374.3
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN111995634B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 祁彥宇;鄒洋;楊楚羅
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: C07F5/02
• 分類號: C07F5/02;C07F7/10;C09K11/06;G01N21/64
• 代理公司: 深圳市君勝知識產權代理事務所(普通合伙) 44268
• 代理人: 劉芙蓉;謝松

本發明公開一種四配位有機硼化合物、熒光探針及其制備方法與應用，所述四配位有機硼化合物的結構式如下所示：其中，為取代或未取代的環原子數為5～50的芳香環基或環原子數為5～30的芳香雜環基；為含有雜原子的給電子基團。本發明提供的四配位有機硼化合物對水氧不敏感，表現出優異的熱力學穩定性及突出的光化學穩定性，而且具有很好的溶解性。利用路易斯酸堿相互作用，本發明該四配位有機硼化合物可實現對氟離子的高靈敏、高選擇性、可逆識別檢測，基本解決了以往方法存在的檢測過程不可逆及相應速度慢的問題，并且為性能優異的氟離子熒光探針的設計提供了新的思路。

技術領域

本發明涉及熒光探針技術領域，尤其涉及一種四配位有機硼化合物、熒光探針及其制備方法與應用。

背景技術

氟離子主要以氟化物的形式廣泛存在于土壤、自然水、動植物等自然環境中，與人類生產生活過程密切相關。同時，氟離子是生物體中最為重要的陰離子之一，是維持牙齒和骨骼正常生長不可缺少的成分，低濃度的氟離子對牙齒健康和骨質疏松的治療具有重要作用，然而，當體內氟離子的濃度偏高時，極有可能會導致牙齒變黃、變黑，甚至可能引發氟骨癥、骨癌、破壞某些酵素系統導致多器官病變等疾病。近年來，氟離子對人類的影響日益加劇，是因為在我們的日常生活中每天不可避免的都會與氟離子接觸，比如我們每天用的牙膏、包括維他命在內的諸多藥物以及日常飲用水等都含有大量的氟離子，如在人體內過量蓄積，則會直接危害到人類的身體健康。因此，發展高靈敏、高選擇性、快速可逆的氟離子傳感檢測方法至關重要。

基于上述考慮，到目前為止，人們已經發展了各種各樣的檢測技術或方法。離子遷移譜、表面增強拉曼、電化學、比色法以及熒光傳感器法等都已被成功報道。在眾多的檢測方法中，熒光傳感方法由于具有靈敏度高、選擇性強以及易于操作等突出優點越來越受到人們的重視。其中，氫鍵相互作用、化學反應以及路易斯酸堿相互作用等是實現熒光傳感方法的常用策略。然而，基于氫鍵相互作用和化學反應的熒光傳感策略往往存在檢測過程不可逆、檢測靈敏度低以及響應時間長等不足，這極大地限制了其實際應用。基于此，利用路易斯酸類化合物實現對氟離子的熒光傳感則受到大家的關注。

硼元素固有的路易斯酸性可作為氟離子很好的受體材料，近年來，許多研究者證明三配位的有機硼化合物能夠用于高選擇性的氟離子熒光探針。這是由于硼原子中心具有空的軌道使其作為路易斯酸接受電子從而與氟離子結合，從而破壞整個功能分子體系的p_π-π共軛，進而引起有機硼化合物發光性質的顯著變化，最終實現對氟離子的傳感檢測。但是，由于硼的高的反芳香性使其對水氧極為敏感，因而許多三配位有機硼化合物無法在空氣中穩定保存，難以滿足現實應用。相較于三芳基硼化合物，四配位有機硼化合物通常對水氧穩定，且表現出優異的光電性能，已在有機發光二極管(OLED)、有機場效應晶體管(OFET)、光伏材料以及熒光成像等領域獲得了較為廣泛的應用，而基于四配位有機硼的氟離子熒光傳感的研究卻鮮有報道。

發明內容

鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種四配位有機硼化合物、熒光探針及其制備方法與應用，旨在解決現有三配位有機硼化合物無法在空氣中穩定保存，難以滿足對氟離子的傳感檢測的問題。

本發明的技術方案如下：

本發明的第一方面，提供一種四配位有機硼化合物，其中，所述四配位有機硼化合物的結構式如下所示：

其中，為取代或未取代的環原子數為5～50的芳香環基或環原子數為5～30的芳香雜環基；為含有雜原子的給電子基團。

本發明提供的四配位有機硼化合物均含有主族元素硼和給電子功能片段，硼原子固有的缺電子性(Lewis酸性)使得含硼的有機共軛分子往往都是理想的電子受體材料，因而在有機光電和熒光傳感等方面都具有非常廣闊的應用前景；通過不同給電子功能基團的引入，可以較大范圍的調控所得四配位有機硼化合物的光物理性質，進而產生豐富的光學行為，從而獲得性能突出的光電應用。