一种双芘类化合物及其荧光纳米聚集体和应用制造技术

本发明专利技术涉及一种双芘类化合物，其为通式（I）化合物或其盐，其中R为各种芳香环结构。所述化合物的制备方法通过简单的傅克酰基化反应完成。本发明专利技术方法制备的芘类化合物可以通过快速沉淀法制备纳米聚集体，该纳米聚集体具有纳米级尺寸，具有高的荧光量子产率和高的化学稳定性。该纳米聚集体可以作为荧光染料标记细胞的溶酶体，与传统染料相比，该纳米聚集体染料在细胞内具有更高的化学稳定性和更优良的抗光漂白特性，可以应用于细胞的溶酶体标记。

【技术实现步骤摘要】
一种双芘类化合物及其荧光纳米聚集体和应用
本专利技术涉及生物领域，具体地，本专利技术涉及一种双芘类化合物及其荧光纳米聚集体和应用。
技术介绍
有机荧光材料具有相当广泛的用途。它不仅可以作为荧光颜料、荧光增白剂等被应用于塑料、纸张、合成洗涤剂、合成纤维、油墨等传统行业，而且它还被广泛的应用于多种新兴的领域，比如有机荧光材料、有机场效应晶体管、光捕获系统、逻辑门、荧光标记以及荧光探针等等。随着科学的发展和社会的进步，人们对具有特殊用途的有机荧光材料的需求进一步增加，因此开发出新的具有特殊功能的有机荧光功能材料具有重要的意义。有机小分子荧光材料作为荧光传感器具有灵敏度高、选择性好、响应时间短、可直接观察等优点。因此，近年来，有关重金属离子和过渡金属离子检测的荧光传感器的研究受到了科学家的广泛关注。各种对金属离子灵敏度高、选择性好的荧光分子探针相继被报道。另外，有机小分子荧光材料作为探针在生物体系特别是活体的分析检测中具有重要用途。目前，已经开发的小分子荧光探针主要包括用于检测生物体系中阳离子(如Na+、K+、Mg2+、Ca+、Zn2+、H+等)、阴离子(如Cl-、磷酸根等)、活性氧(如H2O2、NO、ONOO-等)、糖、核酸、酶以及生物膜和细胞器等的荧光指示剂。而在实际应用中，小分子化合物有其使用的局限性：一些小分子荧光分子的非水溶性，使其在生命科学、医学等领域中的应用受到了限制，小分子荧光分子还有一些缺点，比如在水溶液中荧光容易淬灭，抗漂白性能较差(光学稳定性不好)，这些都限制了它的应用和发展。而在水溶液中聚集发光的荧光纳米聚集体是一种很好的小分子荧光材料的替代品，它克服了小分子荧光材料的上述缺点，但是这方面的研究报道还比较少见，需要开发新型的荧光纳米聚集体来应用于生物领域。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种双芘类化合物，所述双芘类化合物为通式（I）化合物或其盐：其中，R选自取代的或未取代的吡咯基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、二亚苯基、吡啶基、嘧啶基和吡嗪基中的1种或2种的组合。其中的取代基可以为C1-C3的烷基。优选地，所述R选自取代的或未取代的下列基团中的1种或2种的组合：所述双芘类化合物的盐为双芘类化合物与无机酸或有机酸形成的酸加成盐，例如盐酸盐、硫酸盐、磷酸盐、柠檬酸盐、三氟乙酸盐、马来酸盐、氢溴酸盐、乙酸盐、对甲苯磺酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐或琥珀酸盐。本专利技术的目的之一还在于提供本专利技术所述的双芘类化合物的制备方法，包括如下步骤：(1)将芘溶于二硫化碳中，并置于反应容器中，加入酰氯后，冰浴中冷却，加入三氧化二铝，加热回流；该步骤为芘的傅克酰基化反应；(2)将步骤(1)所得产物冷却后倒入冰水中搅拌；(3)用二氯甲烷萃取步骤(2)所得；(4)将步骤(3)萃取的有机相干燥过滤后重结晶，得黄色晶体即为所述的双芘类化合物。优选地，步骤(1)中所述酰氯为下列物质中的1种或2种的混合：优选地，所述酰氯的量为所述芘的量的0.5-10当量，例如为0.7当量、1.5当量、2.0当量、2.4当量、2.8当量、3.5当量、4.2当量、4.9当量、5.5当量、6.0当量、6.5当量、7.0当量、8当量、8.5当量、9.0当量、9.5当量等；优选为1-6当量，进一步优选为1-4当量。优选地，所述冷却的温度为-5-10℃，例如为-3℃、-1℃、2℃、4℃、6℃、8℃、9℃等，优选为0-10℃，进一步优选为0-5℃。优选地，所述三氯化铝的量为所述酰氯的1-3倍摩尔量，例如为1.3倍摩尔量、1.6倍摩尔量、1.9倍摩尔量、2.5倍摩尔量、2.8倍摩尔量等，优选为2倍摩尔量。优选地，所述的加热回流的时间为5-25h，例如为7h、9h、10h、13h、16h、19h、21h、23h、24h等，优选为8-20h，进一步优选为12-18h。优选地，步骤(2)中所述的搅拌的时间为0.5-10h，例如为0.8h、1.2h、2.1h、2.9h、3.5h、4.0h、5.5h、6.0h、6.6h、7.2h、7.7h、8.2h、8.8h、9.1h、9.5h、9.9h等，优选为1-7h，进一步优选为2-5h。步骤(4)中所用的干燥剂可以为生石灰、氯化镁、氯化钙、碱石灰或五氧化二磷、硅酸、无水硫酸镁等。优选地，步骤(4)中所述的干燥通过加入无水硫酸镁进行。本专利技术的目的之一还在于一种双芘类化合物的荧光纳米聚集体的制备方法，包括如下步骤：(1)将权利要求1所述的双芘化合物溶解于极性有机溶剂中；(2)将步骤(1)所得溶液快速转移到超纯水中，超声，得到荧光纳米聚集体。该聚集体超声后在水中形成了聚集体的分散液。优选地，步骤(1)中所述的极性有机溶剂为DMSO、乙二醇、甲醇、二甲基甲酰胺、苯胺、乙腈、乙酸、丙酮、吡啶中的1种或2种以上的混合物，优选为DMSO、乙二醇、甲醇、二甲基甲酰胺、苯胺、乙腈中的1种或2种以上的混合物，进一步优选为DMSO。优选地，所述双芘化合物的浓度为10-6-10-2M，例如为10-5.5、10-4.5、10-3.5、10-2.5等，优选为10-5-10-3M。优选地，步骤(2)中所述超声的时间为10-60min，例如为15min、19min、25min、32min、39min、45min、52min、55min、59min等，优选为20-50min，进一步优选为30min。所述反应所需的各种原料皆为所属领域已知产品，可通过市售得到，也可由所属领域技术人员根据现有技术/新技术制备得到。本专利技术的目的之一还在于提供一种所述双芘类化合物制得的荧光纳米聚集体的用途。所述荧光纳米聚集体可用于细胞溶酶体标记。本专利技术制得的荧光纳米聚集体达到纳米级尺寸，具有高的荧光量子产率和良好的光学稳定性、良好的细胞膜通透性以及对细胞溶酶体的标记能力。本专利技术所提供的结构是共轭的双芘类化合物，其优点在于此类化合物可以形成荧光性能优异的纳米聚集体。与传统染料相比，该纳米聚集体染料在细胞内具有更高的化学稳定性和更优良的抗光漂白特性，可以应用于细胞的溶酶体标记，具有广泛的应用前景。附图说明图1是实施例1中所述分子的核磁图谱（1HNMR）；图2是实施例1中所述分子的核磁图谱（13CNMR）；图3是实施例1中所述分子形成的纳米聚集体的透射电镜照片；图4是实施例1中所述分子形成的纳米聚集体与荧光染料LysoTrackerRed的细胞溶酶体共定位照片；图5是实施例2中所述分子的核磁图谱（1HNMR）；图6是实施例2中所述分子的核磁图谱（13CNMR）；图7是实施例2中所述分子形成的纳米聚集体的透射电镜照片；图8是实施例2中所述分子形成的纳米聚集体与荧光染料LysoTrackerRed的细胞溶酶体共定位照片。具体实施方式为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例1以R结构为为例1双芘化合物的合成芘的傅克酰基化反应：将10mmol芘(2g)溶于30mL二硫化碳中，并置于50mL单口瓶中，加入7.5mmol间苯二甲酰氯(1.52g)后，冰浴中冷却到0℃，20mmol三氧化铝(2.64g)，加热回流16小时，将产物冷却后倒入100mL冰水中搅拌2小时，用二氯甲烷萃取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双芘类化合物，其为通式（I）的化合物或其盐：其中，R选自取代的或未取代的吡咯基、呋喃基、噻吩基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、二亚苯基、吡啶基、嘧啶基和吡嗪基中的1种或2种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种双芘类化合物的荧光纳米聚集体的制备方法，包括如下步骤：(1)将双芘类化合物溶解于极性有机溶剂中；(2)将步骤(1)所得溶液快速转移到超纯水中，超声，得到荧光纳米聚集体；其中，所述双芘类化合物，其为通式(I)的化合物或其盐：其中，R为未取代的噻唑基、二亚苯基或吡啶基中的1种。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法包括如下步骤：(1)将芘溶于二硫化碳中，并置于反应容器中，加入酰氯后，冰浴中冷却，加入三氯化铝，加热回流；(2)将步骤(1)所得产物冷却后倒入冰水中搅拌；(3)用二氯甲烷萃取步骤(2)所得；(4)将步骤(3)萃取的有机相干燥过滤后重结晶，得黄色晶体即为所述的双芘类化合物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述酰氯为下列物质中的1种：4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述酰氯的量为所述芘的量的0.5-10当量。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述酰氯的量为所述芘的量的1-6当量。6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述酰氯的量为所述芘的量的1-4当量。7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述冷却的温度为-5-10℃。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述冷却的温度为0-10℃。9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述冷却的温度为0-5℃。10.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述三氯化铝的量为所述酰氯的1-3倍摩尔量。11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述三氯化铝的量为所述酰氯的2倍摩尔量。12.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的制备方法中，步骤(1)中所述加热回流的时间为5-25h。13.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述双芘类化合物的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩，王磊，李微，
申请(专利权)人：国家纳米科学中心，
类型：发明
国别省市：北京;11