[发明专利]一种新型罗丹明类染料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种新型罗丹明类染料，该新型罗丹明类染料的化学结构通式如通式(I)所示，本发明还涉及该新型罗丹明类染料的制备方法，以及该新型罗丹明类染料在作为细胞以及活体成像的荧光染料中的应用。本发明的新型罗丹明类染料具有聚集诱导发光的性质，具有广阔的应用前景，具有良好的荧光发射光谱特性，可作为细胞以及活体成像的荧光染料，可经化学合成获得，制备方法简单易行，原料廉价易得，制备成本低，易于推广。

技术领域

本发明属于分析化学技术领域，涉及一种新型罗丹明类染料及其制备方法和应用。

背景技术

目前，发光分子在生物医药、有机光电、环境监测等方面存在的非常广泛的用途，而对于传统荧光分子的研究，主要集中于其在稀溶液中的发光性质，但在这些研究中却忽略了实际应用过程中大多数荧光分子多处于聚集态的事实。而多年的研究结果表明，大多数荧光分子在稀溶液中往往表现出强荧光发射，但当其发生聚集后，由于分子间强烈的p-p堆积，普遍呈现出“聚集诱导荧光猝灭(ACQ)”的现象。而聚集诱导荧光猝灭(ACQ)效应的出现，大大限制了这些分子的实际应用效果。彻底解决聚集诱导荧光猝灭(ACQ)的方法就是利用分子的自然聚集使其荧光发生增强，而伴随着聚集诱导发光(AIE)的提出，这一想法也逐步得到实现。

自2001年，聚集诱导发光(AIE)性质理论提出之后，此类研究现已得到广泛关注，聚集诱导发光性质(AIE)一族已被公认为一类重要的先进功能材料，具有广泛的应用前景。目前，研究人员基于该理论提出了大量的具有聚集诱导发光(AIE)性质的荧光分子，其核心分子主要包括四苯乙烯、四苯基吡嗪、三苯基乙烯、多苯基吡咯、多苯基噻咯等。此类分子与传统聚集诱导荧光猝灭(ACQ)染料的大的平面共轭结构明显不同的是，聚集诱导发光(AIE)性质染料(AIEgens)大部分表现出高度扭曲的螺旋桨状结构。由于AIEgens具有固体量子产率高、光稳定性好、无ACQ效应等独特优势，基于这些分子的有机发光二极管、高性能电致发光器件、生物和化学传感器等大量涌现。虽然聚集诱导发光(AIE)性质分子可以显著提高分子的成像能力，但固有的扭曲结构破坏了共轭，导致吸收率较低。此外由于较低的能带间隙，近红外发光的有机分子随着发射波长的增加，荧光亮度也在不断降低。因此，新的聚集诱导发光(AIE)性质分子体系的设计和制备及其高效应用探索是今后研究的主要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于螺环化作用调控的具有聚集诱导发光性质的新型罗丹明类染料，所述新型罗丹明类染料的化学结构通式如通式(I)所示：

其中，n≥0；R₁代表OH或NH₂及其衍生物；R₂代表OH及其衍生物、S及其衍生物或NH及其衍生物；R₃和R₄代表无基团、H、CN、F、Cl、Br、I、CF₃、CHO、COCH₃及其衍生物、OCH₃及其衍生物、脂肪烃基或芳香烃基；X代表O、S、N、Se、Te、Te＝O、O＝S＝O、C＝O、C(CH₃)₂、Si(CH₃)₂、Ge(CH₃)₂或P＝O(Ph)；

其中，所述脂肪烃基为CH₃或CH₂CH₃，所述芳香烃基为苯基。

优选地，上述新型罗丹明类染料的化学结构通式如通式(Ⅱ)所示：

其中，n＝0、1、2或3。

本发明的另一目的是提供如通式(Ⅱ)所示的新型罗丹明类染料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1，将反应式(Ⅲ)所示的化合物A、化合物B和溶剂混合均匀，在120℃下反应至少12h：