[发明专利]一类吖啶盐染料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一类吖啶盐染料及其制备方法和应用，具体涉及一类式具有较强表面增强拉曼散射（SERS）效应的吖啶盐染料及其合成制备方法和应用，该吖啶盐的阳离子为D‑π‑A结构，分别以二烷基胺基为电子给体，含氮杂环吖啶阳离子为电子受体，噻吩乙烯基或苯乙烯基为共轭桥。此类结构的染料分子可与纳米金或银颗粒复合形成SERS标记物，用于表面增强拉曼光谱检测，SERS强度高，反应灵敏；调控分子共轭链长度可使染料吸收波长可控，此类SERS染料分子有望在生物医学光谱检测中得到应用。

技术领域

本发明属于有机材料、拉曼光谱分析领域，具体涉及一类吖啶盐染料及其制备方法和应用。

背景技术

高速发展的SERS技术极大地提高了拉曼光谱检测的灵敏度，能克服拉曼光谱强度方面的先天不足，再加上拉曼光谱可提供丰富结构信息的优势使得SERS技术在生化分析研究领域逐渐成为一个重要的研究手段。

SERS标记物，是将具有明显拉曼信号的拉曼分子，接在具有等离子体共振效应的Ag或Au纳米粒子表面，从而产生一个该拉曼分子的十分强烈的表面增强拉曼散射光谱。当这种基本结构被建立完成，外层的保护层，以及用于生物识别的成分比如抗体等，将会被包覆在标记物的基本结构的外围，从而赋予标记物以生物稳定性、生物相容性以及特异性结合的能力(整体结构参见附图1)。SERS标记物的发现发展，被认为是生物物质的光谱分析方面的极大进步，因为相比于其他光学探针，SERS标记物具有极高的灵敏度，适合多元分析，具有高耐光性以及可在生物体中进行无危害成像等优势。

吖啶是一类重要的有机含氮杂环化合物，最早是在1874年由Gabriel从煤焦油中提炼出。三环刚性平面结构给予吖啶较强的芳香性，而且由于吖啶的角张力较大，具有良好的反应活性。因为吖啶的芳香结构能够嵌入到DNA双螺旋结构中，所以它具有良好的生物活性，吖啶衍生物在抗肿瘤、抗病毒、抗疟疾和生物荧光探针等方面已经具有广泛的研究和应用。在红外630nm至785nm区域，生物体内的天然的发色团和水的吸收最小，被称为生物医学光谱窗口。将吖啶阳离子作为拉曼活性分子的电子受体，利用其强吸电子能力增加分子的共轭程度，预计可得到吸收在近红外区并且SERS性能优良的表面增强拉曼染料。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一类吖啶盐染料及其制备方法和应用,产物是有机离子型化合物，可通过改变噻吩基或苯环共轭链长度改变染料分子的吸收波长，使得生物体内天然的发色团和水对吸收波长影响较小；同时，产物的SERS强度随其浓度的变化较灵敏，有望在SERS标记物中得到应用。

该类吖啶盐染料，其特征在于，利用双键将9,10-二甲基吖啶盐与不同的噻吩或苯基团相连，并作为二者之间电荷转移的通道，形成D-π-A结构的SERS染料化合物。

所述吖啶盐染料结构通式为(1)和(2)所示：

其中

R₁，R₂和R₃各自独立地为C1-C3直链或支链烷基，优选C1-C2烷基，更优选均为甲基；

X为F、Cl、Br或I，优选为Br或I，更优选I；

n为1-3的整数，优选为1。

最优选地，所述该类吖啶盐染料为如下化合物：

根据本发明的另一方面，提供了一种该类吖啶盐染料的制备方法，该方法如下所示：

具体包括如下步骤：

(1a)末端5位分别以溴和甲醛为取代基的n联噻吩和二烷基胺水溶液回流反应生成以末端5位二烷基胺基和甲醛为取代基的n联噻吩；