一种近红外发光的自由基阳离子化合物及其制备与应用制造技术

本发明专利技术属于生物成像的技术领域，公开了一种近红外发光的自由基阳离子化合物及其制备与应用。自由基阳离子化合物的结构为式II，R1为氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、杂芳基；R2、R3、R4、R5独立地为氢、卤素、取代或未取代的烷基、烷基氧基、烷基氨基、芳基、杂芳基、芳基氧基、芳基氨基、芳基硫基、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基。方法：将式I化合物进行单电子氧化，获得自由基阳离子化合物。本发明专利技术的自由基阳离子化合物具有近红外发光，生成效率高、稳定性好的优点，且能够荧光成像。本发明专利技术的自由基阳离子化合物通过原位反应生成，不需分离，可直接用于生物荧光成像。可直接用于生物荧光成像。可直接用于生物荧光成像。

【技术实现步骤摘要】
一种近红外发光的自由基阳离子化合物及其制备与应用


[0001]本专利技术属于发光材料与生物成像的
，具体涉及一种具有近红外发光的自由基阳离子化合物及其制备方法与在生物成像中的应用。

技术介绍

[0002]自由基阳离子是一类带有正电荷的开壳层化合物，易于发生离子反应(亲核加成、消除反应等)和自由基反应(自由基偶合、裂解、电子转移等)。此外，自由基阳离子具有近红外吸收的特征，在光电器件和生物医学领域日益引起广泛的关注。
[0003]自由基阳离子可以通过将共轭体系进行单电子氧化来制备，但是自由基阳离子通常不稳定，容易发生各种后续反应，通常需要增大共轭体系或增加多个给电子取代基来提高它们的稳定性，限制了其在生物医学中的应用。
[0004]为了便于在生物医学研究中广泛使用，迫切需要发展基于简单底物直接原位高效生成稳定的自由基阳离子的方法，同时赋予其近红外发光性质，克服传统的自由基阳离子难以发光且稳定性差等缺陷，以利于生物成像应用研究。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的在于提供一类自由基阳离子化合物。本专利技术的自由基阳离子化合物具有稳定性好、近红外吸收和发光等优点。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供上述自由基阳离子化合物的制备方法。
[0007]本专利技术的再一目的在于提供上述具有近红外发光的稳定自由基阳离子化合物的应用。所述自由基阳离子化合物在发光材料和/或生物成像中应用。所述生物成像是指在细胞器和体内荧光成像中的应用，具有信噪比高、原位驻留能力强等优点。在生物成像中，本专利技术的自由基阳离子化合物用作荧光成像剂。
[0008]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：
[0009]一种具有近红外发光的稳定自由基阳离子化合物，其结构为式II：
[0010][0011]其中R1为氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、杂芳基；
[0012]其中R2、R3、R4、R5独立地为氢、卤素、取代或未取代的烷基、烷基氧基、烷基氨基、芳基、杂芳基、芳基氧基(Ar
‑
O
‑
)、芳基氨基(Ar
‑
NH
‑
)、芳基硫基(Ar
‑
S
‑
)、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基；
[0013]R1中，所述烷基为直链或支链烷基；所述取代的烷基是指环状化合物所形成的基团取代烷基中的氢，环状化合物优选为由碳，氢与N、S、O杂原子中一种或多种所形成的环状
化合物；
[0014]所述烷基为C1‑
30
烷基；
[0015]所述芳基指具有6
‑
20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；
[0016]所述取代的芳基是指芳基环状上的氢被烷氧基、氨基、羧基中一种以上取代；例如：苯基上的氢被烷氧基、氨基、羧基中一种基团取代；
[0017]所述杂芳基指具有1
‑
20个碳原子、1
‑
4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基；
[0018]R2、R3、R4、R5中，所述烷基为C1‑
30
烷基，烷基氧基为C1‑
30
烷基氧基，烷基氨基为C1‑
30
烷基氨基，烷基硫基为C1‑
30
烷基硫基；
[0019]所述取代的烷基是指烷基上的氢被羟基、甲氧基、羧基、卤素等基团取代；
[0020]所述芳基指具有6
‑
20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；芳基氧基、芳基氨基和芳基硫基中的芳基各自独立的为具有6
‑
20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；
[0021]所述杂芳基指具有1
‑
20个碳原子、1
‑
4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基；所述杂芳基氧基、杂芳基氨基和杂芳基硫基中杂芳基各自独立的为具有1
‑
20个碳原子、1
‑
4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，代表性的杂芳基包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基。
[0022]R2、R5独自优选为烷基、芳基；R3、R4独自优选为氢、烷基、取代的烷基。
[0023]所述具有近红外发光的自由基阳离子化合物(式II)是将式I化合物进行单电子氧化得到。具体是在溶剂中通过氧化得到。
[0024]所述具有近红外发光自由基阳离子化合物(式II)的制备方法，包括以下步骤：将式I化合物进行氧化反应，获得近红外发光的自由基阳离子化合物(式II)；
[0025]所述氧化反应为单电子氧化；所述氧化反应为式I化合物在氧化剂作用下发生氧化的反应或将式I化合物通过电化学氧化方式进行氧化的反应。
[0026]式I化合物：R1、R2、R3、R4、R5如前面式II中所定义。
[0027]反应方程式：
[0028][0029]所述反应在溶剂中进行；所述溶剂为有机溶剂和/或水；所述有机溶剂为二甲基亚
砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃或1，4
‑
二氧六环中一种以上；
[0030]所述氧化剂为氧气、含有氧气的气氛(如：空气)、碘、对溴三苯胺自由基正离子六氯锑酸盐、三(2,4
‑
二溴三苯基)胺六氯锑酸盐、五氯化锑、三氯化锑、三氯化铊、硝酸铈、高氯酸铜、氯化铁、六氟锑酸银、硝酸银；
[0031]在氧化剂的作用下进行反应时，可以光照或不光照。
[0032]当氧化剂为氧气或空气时，在进行氧化时，光照或不光照；
[0033]光照时，氧化反应称为光氧化。所述光氧化是指在有氧的条件下进行光照。所述光照包括太阳光、紫外光。所述式I化合物在溶剂中的浓度为1μM～1000mM；所述氧化剂与式I化合物的摩尔比为(0.01～10)：1，此时氧化剂为固态或液态。所述反应的时间为1～300min。
[0034]一种稳定自由基阳离子化合物的方法，包括以下步骤：在溶剂和稳定剂中，将式I化合物进行氧化，或者将稳定剂与式I化合物混匀，氧化，获得稳定性更好的具有近红外发光自由基阳离子化合物。
[0035]所述稳定剂为超分子主体化合物或多孔材料。通过稳定剂的加入，自由基阳离子化合物(式II)的稳定性更好。
[0036]式I化合物如前面式I化合物所定义。所述稳定性更好的具有近红外发光自由基阳离子化合物是稳定剂使得自由基阳离子化合物更稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有近红外发光的自由基阳离子化合物，其特征在于：其结构为式II：其中R1为氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、杂芳基；R2、R3、R4、R5独立地为氢、卤素、取代或未取代的烷基、烷基氧基、烷基氨基、芳基、杂芳基、芳基氧基、芳基氨基、芳基硫基、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基。2.根据权利要求1所述具有近红外发光的自由基阳离子化合物，其特征在于：R1中，所述烷基为直链或支链烷基；所述取代的烷基是指环状化合物所形成的基团取代烷基中的氢，环状化合物为由碳，氢与N、S、O杂原子中一种或多种所形成的环状化合物；所述烷基为C1‑
30
烷基；所述芳基指具有6
‑
20个碳原子的单环或多环芳族基团，具体包括苯基、萘基、蒽基、芘基；所述取代的芳基是指芳基环状上的氢被烷氧基、氨基、羧基中一种以上取代；所述杂芳基指具有1
‑
20个碳原子、1
‑
4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，具体包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基；R2、R3、R4、R5中，所述烷基为C1‑
30
烷基，烷基氧基为C1‑
30
烷基氧基，烷基氨基为C1‑
30
烷基氨基，烷基硫基为C1‑
30
烷基硫基；所述取代的烷基是指烷基上的氢被羟基、甲氧基、羧基、卤素取代；所述芳基指具有6
‑
20个碳原子的单环或多环芳族基团，具体包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；芳基氧基、芳基氨基和芳基硫基中的芳基各自独立的为具有6
‑
20个碳原子的单环或多环芳族基团，具体包括：苯基、萘基、蒽基、芘基；所述杂芳基指具有1
‑
20个碳原子、1
‑
4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，具体包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基；所述杂芳基氧基、杂芳基氨基和杂芳基硫基中杂芳基各自独立的为具有1
‑
20个碳原子、1
‑
4个选自N、S、O杂原子的单环或多环杂芳族基团，具体包括：吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基。3.根据权利要求1～2任一项所述具有近红外发光的自由基阳离子化合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将式I化合物进行氧化反应，获得近红外发光的自由基阳离子化合物；所述氧化反应为单电子氧化；式I化合物：式I中R1为氢、取代或未取代的烷基、取代或未取代的芳基、杂芳基；R2、R3、R4、R5独立地
为氢、卤素、取代或未取代的烷基、烷基氧基、烷基氨基、芳基、杂芳基、芳基氧基、芳基氨基、芳基硫基、杂芳基氧基、杂芳基氨基、杂芳基硫基。4.根据权利要求3所述具有近红外发光的自由基阳离子化合物的制备方法，其特征在于：所述反应在溶剂中进行；所述溶剂为有机溶剂和/或水；所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N
‑
二甲基甲酰胺、丙酮、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃或1，4
‑
二氧六环中一种以上；所述氧化反应为式I化合物在氧化剂作用下发生氧化的反应或将式I化合物通过电化学氧化方式进行氧化的反应；所述氧化剂为氧气、含有氧气的气氛、碘、对溴三苯胺自由基正离子六氯...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐本忠，高蒙，郑莉华，朱文超，周子开，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：