[发明专利]一种基于聚集诱导发光和激发态分子内质子转移化合物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体地讲是涉及一种具有聚集诱导发光（AIE）机制和激发态分子内质子转移（ESIPT）机制的化合物及其制备方法和在生物成像上的应用。

背景技术

近年来发展的一类荧光材料，同时具备聚集诱导发光（AIE）和激发态分子内质子转移（ESIPT）两种机制，为生物传感与成像应用开辟了新的途径，引发了越来越多科研工作者的关注 （Analytical Chemistry, 2017, 89, 3162-3168；Materials Chemistry Frontiers, 2017, 1, 838-845）。具有AIE机制的化合物在聚集态或者固态条件下有很强的荧光，通过形成聚集态或固态，可以避免极性溶剂或质子型溶剂的干扰，有利于ESIPT机制顺利地进行质子转移，从而产生大的斯托克斯位移；具有ESIPT机制的化合物能够形成分子内氢键，在一定程度上可以抑制分子内运动，在聚集态时有助于增强AIE的性能。AIE和ESIPT两种机制相辅相成，协同作用，有利于提高荧光材料的灵敏度和性噪比。与AIE化合物或者ESIPT化合物对比，结合AIE和ESIPT两种机制的化合物具有大的斯托克斯位移，高浓度时不发生荧光淬灭，适应不同的工作环境等优点；因此，具有AIE与ESIPT机制的化合物可以作为一种理想的荧光材料应用于生物、化学、材料等不同的领域。

目前发展的基于AIE和ESIPT机制的荧光团还十分有限，主要有salicylaldehyde azine（Journal of Materials Chemistry C, 2016, 4, 2909-2914；J. Mater. Chem. B, 2015, 3, 1590-1596）, 査尔酮衍生物（ACS applied materials & interfaces, 2014, 6, 17245-17254）, hydroxyphenyl quinazolinone （Analytical Methods, 2017, 9, 1872-1875）等，尽管发展的这些化合物比较成功，但是仍然还存在一些缺陷，比如灵敏度低，荧光量子产率不高或者发射波长较短。因此，迫切需要发展一种更加完善的具备AIE和ESIPT两种机制的新型化合物。

发明内容

本发明的目的旨在开发一种结构新颖的具备聚集诱导发光（AIE）和激发态分子内质子转移（ESIPT）两种机制的荧光材料，同时提供其制备方法和在生物检测中的应用。

本发明的技术方案为：

一种具有聚集诱导发光(AIE)和激发态分子内质子转移(ESIPT)两种机制的化合物，其特征在于，具有式Ⅰ所示的结构：

（I）

上述的具有聚集诱导发光(AIE)和激发态分子内质子转移(ESIPT)两种机制的化合物的合成方法，包括以下步骤：

（1）将四苯乙烯羟基衍生物即化合物1，MgCl₂以及多聚甲醛溶解在无水THF中，再加入三乙胺，反应混合物在75℃下回流过夜；后处理时，先用1 mol/L的盐酸溶液淬灭反应，再用二氯甲烷萃取，最后通过柱层析法得到黄色固体化合物2；其反应式如式Ⅱ所示：

（Ⅱ）

（2）往化合物2的甲醇溶液中加入2-氨基苯硫酚，反应混合物在室温下搅拌过夜；待反应完全后抽滤，得到的沉淀物进一步通过柱层析法得到黄色固体化合物3；其反应式如式Ⅲ所示：

（Ⅲ）

以上各化合物均以反应式中各化合物下面序号加以区分。

进一步地，步骤(1)中，化合物1、氯化镁、多聚甲醛的投料摩尔比为1 : 3 : 7，反应所用的有机碱为三乙胺，在氩气保护下进行。

进一步地，步骤(2)中，化合物2和2-氨基苯硫酚的投料摩尔比为2 : 3，溶剂为甲醇。

上述化合物Ⅰ在生物硫醇成像上的应用，包括如下步骤：

将化合物Ⅰ中的羟基用2,4-二硝基苯磺酰氯保护起来，淬灭化合物的荧光，得到一种荧光探针。把一定量的探针溶液加入到HeLa或HuH-7细胞的培养基中培养30 min，探针透过细胞膜特异性地与细胞内的硫醇反应，从而产生荧光，然后利用共聚焦显微镜观察细胞并成像。

进一步地，探针分子的浓度为5 μM，培养时间30 min。

进一步地，所用到的细胞为HeLa和HuH-7细胞。

本发明的有益效果在于：