一种蓝光激发荧光染料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及光功能材料领域，具体涉及蓝光激发荧光染料，具有如式(I)所示的结构，其中，R1、R2、R3选自氢、C1‑C10烃基、氰基、芳香基或杂环中的一种，但R1、R2、R3不同时为氢。该荧光染料具有较高的发射强度和量子效率，发射光谱主峰在460nm～500nm之间，具有很宽的激发光谱，且光稳定性好，微量检测，灵敏性高，可用于细胞成像、荧光探针、激光染料、荧光传感器等不同应用领域，表现出良好的实用性。本发明专利技术提供的制备方法原料成本低、无污染，工艺简单、产率高，制备的荧光染料结构新颖、性能优良，适于在生物、环境等领域的广泛应用。

Blue light excited fluorescent dye and preparation method and application thereof

The invention relates to the field of light functional materials, which specifically involves blue light excited fluorescent dyes, with a structure shown in formula (I), in which R1, R2, R3 are selected from hydrogen, C1 C10 alkyl, cyanyl, aromatic or heterocyclic, but R1, R2, and R3 are not hydrogen at the same time. The fluorescent dye has high emission intensity and quantum efficiency. The main peak of the emission spectrum is between 460nm and 500nm. It has a wide excitation spectrum, good light stability, micro detection and high sensitivity. It can be used in different applications such as cell imaging, fluorescence probe, laser dye, fluorescence sensor and so on. Use sex. The preparation method provided by the invention has low raw material cost, no pollution, simple process and high yield. The prepared fluorescent dye has novel structure and excellent performance, and is suitable for wide application in the fields of biology, environment and so on.

【技术实现步骤摘要】
一种蓝光激发荧光染料及其制备方法与应用
本专利技术涉及光功能材料领域，具体涉及一种蓝光激发荧光染料及其制备方法与应用。
技术介绍
在可见光范围内能强烈吸收并辐射出荧光的染料称之为荧光染料，荧光染料在物质分子吸收蓝光后会发出的可见荧光以及吸收波长较短的可见光后发出波长较长的可见荧光。每个分子具有一系列严格的分立能级，室温下物质分子大部分处于“基态”，当这些物质在光的照射下吸收光能后，进入新的状态，称为“激发态”，处于“激发态”的分子量是不稳定的，它可以通过10-9～10-7秒的极短时间内发射光量子回到基态，这一过程便发出荧光。20世纪以来，荧光染料被广泛应用于纺织、塑料染色、印刷用颜料等多种行业。近年来，荧光染料被广泛用于标记、检测、和/或定量样品中的组分，用于这样的检测和/或定量的多种方法包括荧光显微术、荧光免疫测定、细胞的流式细胞计数分析、以及多种其他应用。对于利用蓝光荧光染料作为检测工具的许多应用，有必要将荧光染料共轭于配体比如蛋白质、抗体、酶、核苷酸、核酸、以及其他生物学和非生物学分子来制备被染料标记的配体。蓝光荧光染料的选择在采用多重、多色分析的应用以及多种其他应用中特别重要，比如该分析是荧光显微术、荧光免疫测定、流式细胞术。该染料分子具有较高的热稳定性可以避免染料自身在荧光分析过程中受激发光的照射、温度的升高或检测环境的改变而导致染料结构迅速降解，保证了光谱分析信号的稳定性。再者，蓝光荧光染料具有摩尔吸光系数较高、荧光量子产率高、荧光信号对溶剂极性和pH不敏感、荧光光谱峰窄、荧光寿命长等优点，而且具有一定化学活性，结构易于修饰。因此，此类染料已是荧光分子检测的优选荧光团之一。但是，目前大多数蓝光激发荧光染料合成步骤多、难度大、产率低、溶解性差，因而限制了其在生物、环境等领域的进一步应用。本专利技术设计合成了一种结构新颖、制备方法简单、性能优良的新型蓝光激发荧光染料。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的蓝光激发荧光染料合成困难缺陷。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下：本专利技术所述的一种蓝光激发荧光染料，具有如式(I)所示的结构：其中，R1、R2、R3选自氢、C1-C10烃基、氰基、芳香基或杂环芳烃中的一种，R1、R2、R3不同时为氢。可选的，所述R1、R2、R3选自甲基、氰基、苯基、2-噻吩基中的一种。可选的，其结构式如(II)(III)(IV)(V)(VI)(VIII)所示：可选的，包括如下步骤：(1)中间体1制备在茄型瓶中加入芳基磺酰氯、亚硫酸盐、碳酸氢盐，摩尔比为1∶1.5∶1.5，加入去离子水，在95～98℃下搅拌反应2.5～3.0小时。缓慢降温至冰水浴中至有晶体析出，继续搅拌0.5小时，过滤，采用去离子水淋洗三次，得到白色晶体，设定温度120～125℃、压力-0.098MPa干燥2.5～3.0小时，得到中间体1。(2)中间体2制备在茄型瓶中加入溴代芳基磺酰氯、亚硫酸盐、碳酸氢盐，摩尔比为1∶1.5∶1.5，加入，去离子水，在95～98℃下搅拌反应3.5～4.0小时。缓慢降温至冰水浴中至有晶体析出，继续搅拌0.5小时，过滤，采用去离子水淋洗三次，得到白色晶体，设定温度120～125℃、压力-0.098MPa干燥2.5～3.0小时，得到中间体2。(3)中间体3制备在250ml茄型瓶中加入中间体1、中间体2、氯化钯，摩尔比为1∶1.5∶1.5，加入酯类溶剂中，在70～75℃下搅拌反应1.5～2.0小时。反应完毕直接蒸馏去除溶剂，采用乙酸乙酯和异丙醇重结晶得到白色晶体，即中间体3。(4)化合物I制备在N2保护下，将蒽-9，10-二基二硼酸，四丁基溴化铵，碳酸钾和四氢呋喃加入至茄型瓶中，在65～70℃下搅拌溶解，待固体完全溶解，加入5％Pd/C，搅拌反应20分钟，开始滴加中间体3的溶液，滴加完毕，继续升温至70～75℃搅拌反应3.0～3.5小时，滤出固体，加入乙酸乙酯和去离子水萃取，蒸馏去除溶剂，采用乙酸乙酯和异丙醇重结晶得到白色晶体，即化合物I。可选的，所述步骤(1)(2)中，M为钠、钾中一种。可选的，在步骤(3)中，所述酯类溶剂为乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙二酸二乙酯中一种。可选的，在步骤(3)重结晶时，所述乙酸乙酯和异丙醇体积比为7∶10。可选的，在步骤(4)重结晶时，所述乙酸乙酯和异丙醇体积比为1∶3。可选的，上述蓝光激发荧光染料的方法在细胞成像、荧光探针、激光染料、有机非线性光学材料、光电功能器件中的应用。本专利技术的上述技术方案具有以下优点：1.本专利技术实施例提供的一种蓝光激发荧光染料，由于含有苯环或杂环并带有共轭双键，由于O或N原子的非成键电子在激发态时，会被激发到π*键，表现为扩大了有机荧光分子的大π键，使整个有机荧光分子的共轭体系扩大，起到增强有机分子荧光作用。2.本专利技术实施例提供的一种蓝光激发荧光染料，该荧光染料合成工艺简单，采用钯作为催化剂，不需要加入膦配体，具有很高的选择性，不容易聚合，荧光量子产率高，而且光稳定性好，在用于生物体内物质的检测时，可以极大的降低生物体内物质的自吸收和自发荧光的干扰，提高检测的灵敏度和选择性，同时还能减少对生命的损伤。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例1-6蓝光激发荧光染料在乙醇中的激发和发射光谱。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。此外，下面所描述的本专利技术不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。本专利技术实施例所用的试剂等基础化工原料，均可在国内化工产品市场买到，或在有关中间体制备厂定做。实施例1本实施例提供的蓝光激发荧光染料(II)的制备方法：具有式(II)结构：其制备方法如下：(1)中间体1制备在250ml茄型瓶中加入50mmol芳基磺酰氯，75mmol亚硫酸钠和75mmol碳酸氢钠，加入100ml去离子水，在95～98℃下搅拌反应2.5小时。缓慢降温至冰水浴中至有晶体析出，继续搅拌0.5小时，过滤，采用去离子水淋洗三次，得到白色晶体，设定温度120～125℃、压力-0.098MPa干燥2.5小时，得到中间体1。(2)中间体2制备在250ml茄型瓶中加入50mmol溴代芳基磺酰氯，75mmol亚硫酸钠和75mmol碳酸氢钠，加入100ml去离子水，在95～98℃下搅拌反应3.5小时。缓慢降温至冰水浴中至有晶体析出，继续搅拌0.5小时，过滤，采用去离子水淋洗三次，得到白色晶体，设定温度120～125℃、压力-0.098MPa干燥2.5小时，得到中间体2。(3)中间体3制备在250ml茄型瓶中加入30mmol中间体1，45mmol中间体2，0.5mmol氯化钯，加入200ml乙酸乙酯，在70～75℃下搅拌反应1.5小时。反应完毕直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝光激发荧光染料，其特征在于，具有如式(I)结构：

【技术特征摘要】
1.一种蓝光激发荧光染料，其特征在于，具有如式(I)结构：其中，R1、R2、R3选自氢、C1-C10烃基、氰基、芳香基或杂环芳烃中的一种，R1、R2、R3不同时为氢。2.根据权利要求1所述的一种蓝光激发荧光染料，其特征在于，所述R1、R2、R3选自甲基、氰基、苯基、2-噻吩基中的一种。3.根据权利要求1或2所述的一种蓝光激发荧光染料，其特征在于，其结构式如所示：4.一种制备权利要求1-3任一项所述的一种蓝光激发荧光染料的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)中间体1制备在茄型瓶中加入芳基磺酰氯、亚硫酸盐、碳酸氢盐，摩尔比为1∶1.5∶1.5，加入去离子水，在95～98℃下搅拌反应2.5～3.0小时。缓慢降温至冰水浴中至有晶体析出，继续搅拌0.5小时，过滤，采用去离子水淋洗三次，得到白色晶体，设定温度120～125℃、压力-0.098MPa干燥2.5～3.0小时，得到中间体1。(2)中间体2制备在茄型瓶中加入溴代芳基磺酰氯、亚硫酸盐、碳酸氢盐，摩尔比为1∶1.5∶1.5，加入去离子水，在95～98℃下搅拌反应3.5～4.0小时。缓慢降温至冰水浴中至有晶体析出，继续搅拌0.5小时，过滤，采用去离子水淋洗三次，得到白色晶体，设定温度120～125℃、压力-0.098MPa干燥2.5～3.0小时，得到中间体2。(3)中间体3制备在茄型瓶中加入中间体1、中间体2、氯化钯，摩尔比为1∶1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：车团结，徐进章，赵芳，
申请(专利权)人：苏州百源基因技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32