新化合物、其制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了新化合物、其制备方法及其应用；具体地说，本发明专利技术提供通式Ⅰ骨架结构的具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光特性的2‑(2’‑羟基苯基)苯并唑类化合物：式Ⅰ中，R2独立选自氢、醛基或与苯环通过双键共轭的吸电子单元；本发明专利技术提供了2‑(2’‑羟基苯基)苯并唑类化合物的制备方法；另外，本发明专利技术还提供了所述含有氮正离子结构的2‑(2’‑羟基苯基)苯并唑类化合物在活细胞线粒体成像中的应用；本发明专利技术的具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的2‑(2’‑羟基苯基)苯并唑类化合物在光电、传感和生物医学等领域具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
新化合物、其制备方法及其应用
本专利技术属于一种生物医学用功能荧光分子合成领域，具体涉及一类具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的2-(2’-羟基苯基)苯并唑类化合物，以及该类型化合物的制备方法和在线粒体靶向荧光成像中的应用。
技术介绍
常规的有机发光材料通常具有平面芳环，一般在稀溶液中具有较高的发光效率，但在浓溶液或聚集态时发生π-π堆积，增加了非辐射能的损耗，表现为发光效率降低甚至不发光，即产生聚集诱导发光淬灭现象(ACQ)，ACQ效应限制了它们在诸如有机发光二极管(OLED)和生物检测和成像等领域中的应用。在2001年，唐院士等人首次提出“聚集诱导发光”(aggregation-inducedemission,AIE)这一全新的概念。与传统的ACQ染料不同，AIE荧光团在稀溶液中显示出微弱或可忽略的荧光发射，但在聚集态或固态下具有强的荧光发射。AIE现象与ACQ完全相反，因此具有AIE效应的荧光分子能有效解决传统荧光染料ACQ的问题。目前，AIE分子在光电、传感、生物医学等领域得到了广泛应用，并展现出相对于传统发光材料的独特优势。因此，如何制备具有AIE效应的荧光分子是当前研究的热点和难点问题。目前发展的具有ESIPT和AIE效应的荧光分子种类十分有限，主要包括水杨醛肼类。然而，上述化合物种类单一，发射波长较短，荧光量子产率低。因此，迫切需要发展一类结构多样，易于调控发射波长且兼具AIE和ESIPT效应的荧光分子。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种结构新颖具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的2-(2’-羟基苯基)苯并唑类化合物，同时提供其制备方法和在线粒体靶向荧光成像中的应用。为了实现上述技术目的，本专利技术提供了一种具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的2-(2’-羟基苯基)苯并唑类化合物，具有式Ⅰ结构：式Ⅰ中，X选自-O-、-S-、-NH-或-C(O)NH-，R1为具有分子转子特性的芳烃共轭结构单元，R2选自氢、醛基或与苯环通过双键共轭的吸电子单元。具有式Ⅱ所示结构的化合物，式Ⅱ中，X选自-O-、-S-、-NH-或-C(O)NH-，R1为具有分子转子特性的芳烃共轭结构单元。具有式Ⅲ所述结构的化合物，式Ⅲ中，X选自-O-、-S-、-NH-或-C(O)NH-，R1为具有分子转子特性的芳烃共轭结构单元。一些方式中，R1选自以下任一，一些方式中，R2选自以下任一，其中，R4选自I-，Br-，ClO4-或PF6-中任一。式Ⅰ化合物的制备方法，包括以下步骤：S1，将硼酸化芳烃和2-(2’-羟基苯基)苯并唑，催化剂溶于有机溶剂中，加入强碱溶液，在惰性气体保护下反应，萃取有机相，合并有机相并浓缩，硅胶柱层析分离提纯后获取产物；S2，将S1产物溶于三氟乙酸溶液中，加入六甲基次胺，加热回流，反应结束后用氢氧化钠溶液调节体系的pH值为6±0.5，一种情况为6，过滤得滤饼，硅胶柱层析分离纯化获取产物；S3，将S2产物和含有活泼氢的电子受体溶于乙醇或乙腈溶液中，混合体系加入哌啶，加热回流，反应结束后，硅胶柱层析分离纯化获取式Ⅳ产物，R1为具有分子转子特性的芳烃共轭结构单元，R3选自与苯环通过双键共轭的吸电子单元。制备式Ⅱ化合物的方法，包括以下步骤，将硼酸化芳烃和2-(2’-羟基苯基)苯并唑，催化剂溶于有机溶剂中，加入强碱溶液，在氮气、氩气等惰性气体保护下反应，萃取有机相，合并有机相并浓缩，硅胶柱层析分离提纯后获取式Ⅱ所示产物一种方式，按摩尔比计，步骤S1中，硼酸化芳烃和2-(2’-羟基苯基)苯并唑的比例为1.0-1.5，步骤S2中加入的六甲基次胺和式Ⅲ产物的比例为5-7。一种方式，步骤S1中催化剂选自Pd(PPh3)4、PdCl2、Pd(OAc)2、Pd(Pph2)Cl2、Pd(dppf)Cl2、Ph2P(CH2)2PPh(dppe)Ph2P(CH2)3PPh2(dppe)、Ph2P(CH2)3PPh2(dpp)中，催化剂用量以2-(2’-羟基苯基)苯并唑计算为0.1-0.3当量，具体而言是苯并唑类化合物的0.1-0.3倍当量。一种方式，步骤S1中所述的强碱溶液包括Na2CO3溶液、CsCO3溶液、CH3COOK溶液、K2CO3溶液、KOH溶液或NaOH溶液。制备式Ⅱ化合物的方法，包括以下步骤，将硼酸化芳烃和2-(2’-羟基苯基)苯并唑，催化剂溶于有机溶剂中，加入强碱溶液，在惰性气体保护下反应，萃取有机相，合并有机相并浓缩，分离提纯后获取式Ⅱ所示产物。式Ⅰ化合物在活细胞线粒体靶向成像中作为荧光染料的应用。式Ⅱ化合物在制备式Ⅳ化合物中作为反应物的应用；降低了制备难度。本专利技术的有益效果是：提供一种新的化合物，发射波长更长，荧光量子产量更高，结构更加多样；同时也提供了制备具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的2-(2’-羟基苯基)苯并唑类化合物的一种反应原料。附图说明图1为化合物HBTTPAP高分辨质谱图，图2为化合物HBTTPIP高分辨质谱图，图3为化合物HBTTPEP高分辨质谱图，图4为化合物HBTTPAP线粒体靶向荧光成像，图5为化合物HBTTPIP线粒体靶向荧光成像，图6为化合物HBTTPEP线粒体靶向荧光成像。具体实施方式以下实施方式旨在进一步阐释说明本专利技术而不是对本专利技术的限定。一种具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的2-(2’-羟基苯基)苯并唑类化合物，具有式Ⅰ的结构：式中，X独立选自-O-、-S-、-NH-或-C(O)NH-，R1为具有分子转子特性的芳烃共轭结构单元，R2独立选自氢、醛基或与苯环通过双键共轭的吸电子单元。2-(2’-羟基苯基)苯并唑类化合物是一类具有激发态分子内质子转移(ESIPT)效应的分子，该类型化合物具有大的斯托克斯位移，较高的固态发光效率，但是发光效率易受极性溶剂和质子性溶剂的干扰。然而，具有AIE效应的荧光分子在形成聚集态或固态时，可以避免极性溶剂或质子性溶剂的干扰，这有利于ESIPT效应的发生。此外，ESIPT分子在形成分子内氢键时，可有效抑制分子内运动，有助于AIE效应的发生。因此，兼具ESIPT和AIE效应的荧光分子，将具有大的斯托克斯位移，高浓度时荧光不淬灭等优异的性质，可作为一种理想的发光材料应用于生物成像、化学生物传感等不同领域。本文中所述的结构单元、电子单元一般指代基团，能够与其前述的基团相结合。惰性气体一般采用氮气、氩气。在制备步骤中，中间产物有多种，并不限定为一种，具体的根据反应物和反应条件确定，根据反应式所得。实施例1(HBTTPA)本专利技术的具有激发态分子内质子转移和聚集诱导发光效应的2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.化合物，具有式Ⅰ所示结构：/n

【技术特征摘要】
1.化合物，具有式Ⅰ所示结构：



式Ⅰ中，
X选自-O-、-S-、-NH-或-C(O)NH-，
R1为具有分子转子特性的芳烃共轭结构单元，
R2选自氢离子、醛基或与苯环通过双键共轭的吸电子单元中任一。


2.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于：R2为与苯环通过双键共轭的吸电子单元。


3.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于：R2为氢离子。


4.根据权利要求1-3任一所述的化合物，其特征在于：R1选自以下任一





5.根据权利要求1所述的化合物，其特征在于：R2选自以下任一



其中，R4选自I-，Br-，ClO4-或PF6-中任一。


6.制备权利要求2所述化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将硼酸化芳烃和2-(2’-羟基苯基)苯并唑，催化剂溶于有机溶剂中，加入碱溶液，在惰性气体保护下反应，萃取有机相，合并有机相并浓缩，分离提纯后获取中间产物；
S2，将S1产物溶于三氟乙酸溶液中，加入六甲基次胺，加热回流，用氢氧化钠溶液调节体系的pH值为6±0.5，分离纯化获取中间产物；
S3，将S2产物和含有活泼氢的电子受体溶于乙醇或乙腈溶液中，混合体系加入哌啶，加热回流，反应结束后，分离纯化获取式Ⅳ...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢明星，高瑭，吴雅，张丽，靳巧锋，陈逸寒，
申请(专利权)人：华中科技大学同济医学院附属协和医院，
类型：发明
国别省市：湖北;42