2,8-二(4-乙烯基吡啶)-二苯并噻吩陽離子衍生物及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及探針材料領(lǐng)域，特別涉及2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離 子衍生物及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 雙光子吸收具有良好的三維空間選擇性、高穿透深度以及長波激發(fā)短波發(fā)射等優(yōu) 點(diǎn)。因此，雙光子吸收材料作為熒光探針在高分辨生物熒光成像領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
[0003] 自從1931年Goppert-Mayer首次從理論上研究了雙光子吸收現(xiàn)象的存在，人們便 開始對雙光子吸收材料進(jìn)行了深入而廣泛的研究。早期人們研究的雙光子吸收材料主要為 無機(jī)礦物晶體，但無機(jī)材料在吸收效率及響應(yīng)速度等方面存在著諸多缺陷，因此，人們對有 機(jī)雙光子吸收材料的關(guān)注不斷加深。提高有機(jī)雙光子吸收材料的方法主要有以下幾點(diǎn)：（1) 提高中心共輒橋的平面剛性及尺寸；(2)增加Jr-共輒體系的分子鏈長度；（3)分子兩端 對稱連接具有給電子或吸電子的基團(tuán)，增強(qiáng)分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移效率，從而提升焚光量子產(chǎn)率；
[4] 體系形成較大的31-共輒離域平面，從而提高雙光子吸收截面值。
[0004] 二苯并噻吩具有剛性平面聯(lián)苯結(jié)構(gòu)，在母體2,8位對稱連接乙烯基吡啶基團(tuán)，會 進(jìn)一步增大二苯并噻吩衍生物的平面共輒體系，提高分子內(nèi)電子轉(zhuǎn)移效率，增長分子鏈長 度，進(jìn)而增大分子的雙光子吸收截面及熒光量子產(chǎn)率。同時(shí)，對合成的產(chǎn)物進(jìn)行RI鹽化反 應(yīng)，形成的二苯并噻吩陽離子衍生物能夠與細(xì)胞中核酸DNA的堿基對相互作用，增強(qiáng)了熒 光探針的生物相容性，達(dá)到選擇性標(biāo)記與探示的作用。而已報(bào)道的多數(shù)雙光子熒光探針由 于存在著合成工藝繁瑣，效率低，選擇性標(biāo)記能力不佳等缺陷，限制了材料在高分辨熒光成 像領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0005] 所以一種能夠避免上述缺點(diǎn)的、解決現(xiàn)有雙光子熒光探針普遍存在的合成工藝繁 瑣，效率低，選擇性標(biāo)記能力不佳等問題的熒光探針材料和制備方法是十分具有實(shí)用價(jià)值 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種能夠避免上述缺點(diǎn) 的、解決現(xiàn)有雙光子熒光探針普遍存在的合成工藝繁瑣，效率低，選擇性標(biāo)記能力不佳等問 題2, 8-二（4-乙烯基吡啶）_二苯并噻吩陽離子衍生物及其制備方法和應(yīng)用。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種2,8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并 噻吩陽離子衍生物，其特征在于，所述的衍生物的結(jié)構(gòu)式如下：
[0008]
[0009] 其中，R 為 CH3、C2H5、C4H9 或 C6H13。
[0010] 本發(fā)明另一方面提供了一種制備上述的2,8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽 離子衍生物的方法，其特征在于，包括以下步驟：
[0011] 步驟（1):按質(zhì)量百分比稱取1~2%的2, 8-二溴二苯并噻吩，1~2%的4-乙烯 基吡啶，0. 2~0. 6 %的三鄰甲苯基膦，0. 02~0. 06%的醋酸鈀、37~40%的N, N-二甲基 甲酰胺和56~59%的三乙胺，混合均勻，得到第一混合物；
[0012] 步驟（2):將所述的第一混合物加入高壓反應(yīng)釜腔內(nèi)，密封所述的高壓反應(yīng)釜腔， 用高純氮?dú)饬髦脫Q掉腔內(nèi)空氣，調(diào)節(jié)釜內(nèi)壓強(qiáng)至3~4MPa，升溫至110~120°C，攪拌反應(yīng) 39~40h，得到含有大量中間產(chǎn)物析出的第二混合物；
[0013] 步驟⑶：將所述的第二混合物抽濾后，得到濾餅，用甲醇洗滌并干燥所述的濾 餅，得到干燥濾餅；
[0014] 步驟⑷：按質(zhì)量百分比稱取46~49 %的所述干燥濾餅，34~37 %的丙酮以及 16~18%的RI反應(yīng)，在反應(yīng)溫度為75~85°C條件下冷凝回流34~36h ;反應(yīng)結(jié)束后將反 應(yīng)液真空抽濾，收集上層濾餅，得到所述的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離子衍 生物。
[0015] 較佳地，步驟（4)中，所述的 RI 為 CH3I、C2H5I、C4H9I 或 C6H13I。
[0016] 較佳地，步驟（1)中，按質(zhì)量百分比稱取1. 5%的2, 8-二溴二苯并噻吩，1. 5%的 4-乙烯基吡啶，0. 5 %的三鄰甲苯基膦，0. 05 %的醋酸鈀，38. 5 %的N，N-二甲基甲酰胺和 57. 95 %的三乙胺。
[0017] 較佳地，步驟（2)中，調(diào)節(jié)釜內(nèi)壓強(qiáng)至3. 5MPa。
[0018] 較佳地，步驟（2)中，升溫至115 °C，攪拌反應(yīng)39. 5h。
[0019] 較佳地，步驟⑷中，按質(zhì)量百分比稱取47%的濾餅，36%的丙酮和17%的RI。
[0020] 較佳地，步驟（4)中，反應(yīng)溫度為80 °C。
[0021] 較佳地，步驟⑷中，冷凝回流35h。
[0022] 本發(fā)明第三方面提供了一種上述的2,8-二（4-乙烯基吡啶）_二苯并噻吩陽離子 衍生物作為雙光子熒光探針材料在高分辨生物熒光成像領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0023] 本發(fā)明包含以下有益效果：
[0024] 本發(fā)明的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）_二苯并噻吩陽離子衍生物，易溶于丙酮、乙 腈、DMF、乙醇、氯仿等多種有機(jī)溶劑。樣品溶液在波長為390-410nm范圍內(nèi)的紫外光激發(fā) 下，均能產(chǎn)生強(qiáng)而穩(wěn)定的熒光。在不同功率條件下，運(yùn)用近紅外800nm飛秒激光進(jìn)行激發(fā)樣 品溶液，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的雙光子熒光效應(yīng)，體現(xiàn)出明顯的熱穩(wěn)定性、光化學(xué)穩(wěn)定性以及良好 的光物理性能。
[0025] 本發(fā)明的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）_二苯并噻吩陽離子衍生物，能夠?qū)π∈罄w維 細(xì)胞進(jìn)行選擇性核染色，且與商用熒光探針DAPI相比具有更高的雙光子熒光強(qiáng)度，體現(xiàn)了 雙光子熒光探針的優(yōu)勢。且其首次在2, 8-二溴二苯并噻吩兩邊先對稱連接4-乙烯基吡啶 的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行單側(cè)RI(I = CH3、C2H5、C4H9或C6H13)鹽化反應(yīng)，形成二苯并噻吩類單側(cè) 陽離子衍生物。所合成的衍生物具有良好的共輒離域平面，分子末端的碳鏈可以與中心共 輒橋形成D- Jr -A型結(jié)構(gòu)，利用中心母體及吡啶上N位的吸電子能力和末端碳鏈的給電子能 力，通過乙烯雙鍵的橋連通道，在分子大Jr共輒體系內(nèi)形成良好的電荷迀移效率，從而提 高分子的雙光子吸收截面和焚光量子效率。
[0026] 本發(fā)明的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）_二苯并噻吩陽離子衍生物，是在高壓反應(yīng)釜 的密閉環(huán)境中，通過高溫高壓的方式采用赫克反應(yīng)（heck reaction)首先合成出中間產(chǎn)物 2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩，然后通過直接加入丙酮及RI (I = CH3、C2H5、C4H9 或C6H13)的方式一步制取最終產(chǎn)物2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離子衍生物。 相比以往合成方法有如下優(yōu)點(diǎn)：對中間產(chǎn)物的合成省去了以往的萃取、柱層析分離及減壓 蒸餾等繁瑣步驟，中間產(chǎn)物中含有的少量雜質(zhì)可在鹽化反應(yīng)中一并去除，實(shí)現(xiàn)了鹽化和除 雜同時(shí)進(jìn)行的工藝流程，且反應(yīng)結(jié)束后僅通過真空抽濾一步即可得到高純度的目標(biāo)產(chǎn)物。 整個(gè)制備過程既節(jié)省了產(chǎn)物提純時(shí)間，又提高了實(shí)驗(yàn)工作效率。
【附圖說明】
[0027] 圖1是具體實(shí)施例1得到的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離子衍生物 的紅外光譜圖；
[0028] 圖2是具體實(shí)施例2得到的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離子衍生物 的紅外光譜圖；
[0029] 圖3是具體實(shí)施例3得到的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離子衍生物 的紅外光譜圖；
[0030] 圖4是具體實(shí)施例4得到的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離子衍生物 的紅外光譜圖；
[0031] 圖5是具體實(shí)施例1得到的2, 8-二（4-乙烯基吡啶）-二苯并噻吩陽離子衍生物 的質(zhì)譜圖；
[0032] 圖6