[发明专利]键合双螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类光控荧光分子开关化合物及其合成方法和应用

说明书

本发明提供了键合双螺吡喃单元的1,8‑萘酰亚胺类光控荧光分子开关化合物及其合成方法和应用，本发明首次通过共价键把双螺吡喃修饰在1,8‑萘二甲酰亚胺分子上，化合物在有机溶剂中和固体介质中都体现出了较好的光致变色效应和光调控的双色荧光分子开关性能，其荧光共振能量转移效率得到了很大程度的提高，化合物的热力学稳定性和光敏性也较高。本发明可用于离子检测以及生物体系的光化学成像领域。

技术领域

本发明涉及键合双螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类光控荧光分子开关化合物及其合成方法。

背景技术

萘酰亚胺类化合物有较大的共轭结构，具有很强的荧光性能，其良好的光化学稳定性、热稳定性使其在染料、荧光传感器以及荧光分子探针等领域用作发色团和荧光功能团。

螺吡喃类化合物作为研究最为广泛深入的光致变色化合物之一，具有高的耐疲劳性和光稳定性，所以其合成与应用一直备受关注，此类物质光照前后分子结构上以及光化学与光物理性质的变化，使其可作为分子光开关材料被广泛应用于化学传感、温敏材料以及分析化学等领域。

能发射荧光的化合物,若其发射光谱与某些物质的吸收光谱有部分重叠, 则两者间可发生荧光共振能量转移，1,8-萘酰亚胺类化合物大多在500nm以上左右产生强烈的荧光发射，而大多数螺吡喃闭环体基本无荧光发射,其开环体在 500nm以上有吸收，在650nm左右具有荧光发射,经典的螺吡喃类化合物光照后形成的开环体的吸收光谱恰好与1,8-萘酰亚胺的发射光谱有部分重叠,螺吡喃开环体的发射光谱也与1,8-萘酰亚胺的发射光谱处于不同波长区域,因此通过键合螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类化合物属于荧光共振能量转移型的光致变色、光控双色荧光分子开关性能的化合物。

有些键合单螺吡喃单元的1,8-萘二甲酰亚胺类化合物存在热力学稳定性差，光敏性不强的缺点，另外受1,8-萘二甲酰亚胺单元强荧光的影响，也存在其荧光荧光共振能量转移效率不高的缺点。

本发明主要合成新颖的键合双螺吡喃单元的1,8-萘二甲酰亚胺类荧光分子开关，得到热力学较稳定的、荧光能量转移效率更高的双色荧光分子开关，即通过合成含有增加螺吡喃单元数量的发光体系从而获得荧光共振能量转移效率提高的双色荧光材料。此发明的工作对于某些离子检测以及生物体系的光化学成像领域的研究将会具有很强的理论意义和指导意义。

发明内容

本发明提供了键合双螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类光控荧光分子开关化合物及其合成方法，解决了键合单螺吡喃单元的1,8-萘二甲酰亚胺类化合物普遍存在光敏性不强和荧光荧光共振能量转移效率不高的缺点。

本发明第一个目的是提供键合双螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类光控荧光分子开关化合物，其分子结构式如下：

本发明第二个目的是提供上述键合双螺吡喃单元的1,8-萘酰亚胺类光控荧光分子开关化合物的合成方法，包括以下步骤：

S1、2,3,3-三甲基吲哚啉1的合成

以苯肼盐酸盐为原料，在冰醋酸中搅拌加热，回流后加入甲基异丙基酮，继续搅拌回流后减压蒸出冰醋酸，残留物用饱和碳酸钠水溶液中和至pH＝7，用乙醚萃取，有机层用无水硫酸镁干燥过夜，常压蒸去乙醚后，减压蒸馏收集 80-82℃的馏分，得浅黄色液体1；

S2、3-碘丙酸2的合成

在氮气保护下，将无水碘化钠与3-氯丙酸在丁酮溶剂中磁力搅拌加热回流，过滤后，滤液蒸去丁酮，重结晶后得到浅黄色晶体2；

S3、1-(2-羧乙基)-2,3,3-三甲基吲哚啉碘化物3的合成

将S1得到的2,3,3-三甲基吲哚啉与S2得到的3-碘丙酸溶于乙腈溶剂，回流加热反应得淡黄色晶体的1-(2-羧乙基)-2,3,3-三甲基吲哚啉碘化物；

S4、羧基螺吡喃4的合成