[发明专利]一类三线态系间窜越菁染料、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一类三线态系间窜越菁染料、其制备方法及应用；本发明属于高效率三重态光敏剂技术领域，公开了一类具有不依赖重原子且高效率系间窜越的五甲川菁染料，该类染料在光催化领域、光动力治疗和磷光成像中有良好的应用前景，该类三重态染料在五甲川菁染料母体上构建了兼容类型丰富的活性基团和大位阻基团，限制了非辐射跃迁和较小了单重态‑三重态能级差。此分子在绝大多数有机溶剂、固体状态以及水溶液中均能稳定存在，分子可在盐离子、可见光、蛋白质以及细胞中具有优越的活性氧产生能力。这类分子能够吸收近红外光到达三重态，从而利用三重态产生电子能量、磷光信号和活性氧。

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，涉及一种菁染料，特别涉及一种三线态系间窜越菁染料及制备方法和应用。

背景技术

利用分子三重态性质是现代光催化领域、光动力领域以及磷光材料领域首要追求的性质以保证染料引发化学反应、产生活性氧以及磷光信号。高效的到达三重态的分子式推动工业和生命科学应用领域发挥的强大动力。

为了实现更高效率的三重态，构建高效发生系间窜越的分子成为当下应用领域的重中之重，为了满足应用需要，能够利用近红外光能的染料并高效到达三重态成为了当下应用的需要和研究热点，对近红外吸收的染料提出了更高的要求。此外，相比于传统可见光染料，近红外共轭更大，不稳定性增强，更令人担忧的是非辐射跃迁非常容易发生，使得染料的单重态失活途径更多，不利于系间窜越的发生，导致难度陡然增加，所以当下部分染料无法高效率完成对近红外光能的利用，无法满足对光能的多远需求。因此设计开有发近红外特性并可以高效率系间窜越的染料分子成为当下亟需攻克的难题。

五甲川菁染料是目前已知的吸光度最高，处于近红外区域，稳定性良好，应用广泛的一类经典染料母体，在荧光成像领域、染色领域等应用广泛。但是这类染料的一直没有非常卓越的系间窜越性能，导致五甲川菁染料无法在光催化领域、光动力领域、磷光材料领域等去作为主要分子结构材料。基于五甲川菁染料开发一系列适用于以上多个领域的高效系间窜越光敏剂是利用染料三重态性能的必经之路。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明属于高效率三重态光敏剂技术领域，公开了一类具有不依赖重原子且高效率系间窜越的五甲川菁染料，该类染料在光催化领域、光动力治疗和磷光成像中有良好的应用前景，该类三重态染料在五甲川菁染料母体上构建了兼容类型丰富的活性基团和大位阻基团，限制了非辐射跃迁和较小了单重态-三重态能级差。此分子在绝大多数有机溶剂、固体状态以及水溶液中均能稳定存在，分子可在盐离子、可见光、蛋白质以及细胞中具有优越的活性氧产生能力。这类分子能够吸收近红外光到达三重态，从而利用三重态产生电子能量、磷光信号和活性氧。

本发明第一方面提供了一类用于高效系间窜越菁染料，其如结构通式I所示：

其中：

X^-是卤素负离子，包括：Cl^-、Br^-、I^-；

Y和Z为相同或不同的苯环不确定位置的取代基，具体为H、CH₃、OMe、F、Cl、CN、NH₂、COOH、NO₂；

R₁和R₃为相同或不同的取代基，具体为H、C_mH_2m+1、C_mH_2m、C_mH_2m-1、C_mH_2m-3，吡啶基，吡咯基，苯基、萘基、蒽基、芘中的任一基团，或带有单个或多个二级取代基的衍生结构。

R₂为-CO-R₄、-Ph-R₅、-Naph-R₅；其中：