[发明专利]磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于化学合成领域，特别涉及一种磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物，还涉及磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物的制备方法。

背景技术

苝系衍生物具有优越的光化学、化学和热学稳定性，对从可见光到紫外区的光都有很强的吸收，是一类性能特异的分子电子学材料，在液晶显示材料、激光材料、太阳能电池及光致发光器件等方面具有很广泛的应用。苝具有高的荧光量子产率、高耐光性和化学稳定性，在可见光区的吸收可以避开生物体的背景荧光，并且容易修饰，这些性质为其作为生物标记奠定了基础。

使苝系衍生物具有水溶性的同时难以保持高荧光量子产率，一直以来都是非常热门的课题。现有的研究文献中，使苝系衍生物具有良好水溶性的修饰方法是在酰亚胺的氮原子或者Bay-position上引入增溶性基团。Gao等(Gao B,et al.Water-soluble and fluorescent dendritic perylenebisimides for live-cell imaging.Chemical Communications.2011；47(13):3894-3896)将枝状聚乙二醇(PEG)接枝到苝酰亚胺的氮原子上，得到的聚乙二醇修饰的苝酰亚胺衍生物(PEPBI)具有良好的水溶性、较低的细胞毒性和较高的荧光产率，可应用于细胞的荧光标记。Xu等(Xu LQ,et al.Functionalization of reduced graphene oxide nanosheets via stacking interactions with the fluorescent and water-soluble perylenebisimide-containing polymers.Polymer.2011；52(11):2376-2383)将丙烯酸甘油酯利用ATRP方法聚合接枝到苝酰亚胺上，得到的苝酰亚胺衍生物(PBIPGA)具有良好的水溶性和较高的荧光产率，产物用于修饰石墨烯得到水溶性石墨烯。中国专利申请号为200910229526.6的专利文件公开了一种含N-氧化吡啶基团的水溶性苝酰亚胺衍生物的合成方法，该类衍生物通过卤代的苝酰亚胺衍生物与相应含羟基取代试剂反应，然后后经双氧水氧化而成，制备方法条件容易控制，反应比较温和，原料经济，制备的含N-氧化吡啶基团的水溶性苝酰亚胺衍生物毒性小且荧光量子产率高。中国专利申请号为200910204975.5的专利文件公开了一种耐候性苝酰亚胺染料及其制备方法，将水溶性基团修饰的萘与苝酰亚胺反应，且在苝环的Bay-position修饰水溶性基团，得到具有优良耐候性的苝酰亚胺衍生物，可用作材料中的着色剂。

苝系衍生物在具有水溶性的同时难以保持高荧光量子产率，这一直是困扰研究者拓展其在生物体系应用的难题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种具有良好水溶性和高荧光量子产率的磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物，更具体地是提供一种(甲基)丙烯酰氧基烷(氧)基磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物。

本发明的第二目的是提供上述衍生物的制备方法。

技术方案：本发明提供的磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物，其结构式如下：

其中，R₁为H，CH₃；

R₂为C_nH_2n，n＝2,3或4；

R₃为C_mH_2m，m＝2,3或4；

x≥1。

本发明还提供了上述的磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物的制备方法，包括以下步骤：

(1)N,N'-羟烷基苝酰亚胺(PBI-OH)的制备：由苝四甲酸二酐和烷基醇胺反应得到N,N'-羟烷基苝酰亚胺；

(2)2-溴-2-甲基丙酰溴修饰的苝酰亚胺衍生物(PBI-Br)的制备：N,N'-羟烷基苝酰亚胺与2-溴-2-甲基丙酰溴反应，得2-溴-2-甲基丙酰溴修饰的苝酰亚胺衍生物；

(3)磷酰胆碱结构修饰的苝酰亚胺衍生物的制备：利用原子转移自由基聚合(ATRP)接枝的方法，在氮气、氩气等惰性气氛中，2-溴-2-甲基丙酰溴修饰的苝酰亚胺衍生物与含有磷酰胆碱结构的可聚合化合物在引发体系诱导下发生自由基聚合反应，即得。

其中，步骤(1)中，所述氨基醇胺优选乙醇胺、正丙醇胺和正丁醇胺中的一种。