[发明专利]光致变色噻吩联胆酸水溶性对称全氟环戊烯化合物及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及有机光致变色材料，尤其是一种光致变色噻吩联胆酸水溶性对称全氟环戊烯化合物及制备方法和应用。

背景技术

随着现代科学技术的迅猛发展，海量信息存储与高速信息传输已成为现代信息技术发展的主要目标，而且人们对光信息存储材料的容量、数据传输率和响应时间等方面提出了越来越高的要求。探索以有机光致变色化合物作为可擦重写信息材料格外引人注目，与无机材料相比，有机材料是极具潜力的存储材料之一，因为它更具有灵敏度高、反应速度快、原料价格比较低、容易制成薄膜，此外还可以大幅度调整材料的结构和性质以满足存储要求等优点，但同时也存在着光热稳定性和抗疲劳性较差等不利因素。近年来性能优良的光致变色有机化合物成为了新型光存储材料研究中的热点。在光存储中，光致变色材料作为光子型记录材料，与传统的磁光、相变以及其它光热材料相比，光的许多特性，如波长、波相等都可能在光存储中得到应用，不仅大大提高了存储密度，而且还缩短了记录时间，使得性能优良的有机光致变色化合物材料在高科技领域以及民用行业得到了一定的应用。目前，有机光致变色化合物主要有二芳基乙烯(Diarylethene)、螺吡喃(Spiropiran)、俘精酸酐(Fulgides)、螺噁嗪(Spirooxazine)、偶氮(Azo)类及相关的杂环化合物。自1988年，M. Irie等人首次报道了二芳基乙烯后，由于其良好的光致变色性能、热稳定性、耐疲劳性及响应时间快等诸多优点，是最具应用前景的光致变色材料之一。这类化合物在总体性能上接近应用水平，使其在可擦写光存储材料和光控开关材料中具有很好的应用前景而成为研究的热点，极有可能成为新一代光子存储介质一类的光致变色物质。

目前，在全氟环戊烯二芳基乙烯类化合物中，乙烯双键两端所连接的芳环主要是噻吩和苯并噻吩两种五元芳杂环，并且也有少量报道以呋喃、吲哚、吡唑和茚等作为主体结构，但是它们都是脂溶性的二芳基乙烯类化合物，这样就使得该类化合物在生物、医药、细胞成像等领域的应用受到了大大的限制。因此，开发水溶性二芳基乙烯化合物是十分迫切和必要的。而胆酸是存在于人和动物体内的天然分子, 由胆固醇在肝脏中合成其结构上具有亲水的一面和憎水的一面, 以其作为结构单元可以合成各种各样的功能性分子，且这些分子因其独特的物理化学特性，被广泛应用到化学、生物医学等领域。此外，胆酸还是药物的一种载体,通过肝肠循环可以携带药物在体内运输。通过化学手段将药物与胆酸相连,使药物和胆酸不断的经历肝肠循环,并使药物在肠中和肝中不断富集,降低其他器官中药物的浓度，对治疗肝肠疾病有着重要的作用。同时,胆酸是内源性物质,与传统的外源性载体相比,具有良好的生物兼容性。因此，以胆酸为载体,可以实现药物的肝肠靶向性,减少毒副作用,提高药物的药效和生物利用度。迄今为止，将胆酸引入传统型全氟环戊烯分子中，使之增加水溶性的全氟环戊烯光致变色化合物体系尚未见任何报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种光致变色噻吩联胆酸水溶性对称全氟环戊烯化合物及制备方法和应用。

本发明的光致变色噻吩联胆酸水溶性对称全氟环戊烯化合物的分子结构式如下：

                                                 

本发明的光致变色双噻吩联胆酸水溶性对称全氟环戊烯化合物的通用合成方法是：(1)以胆酸与丙炔胺为原料，首先溶于四氢呋喃与二氯甲烷溶剂中在加热回流的条件下，然后在二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶的作用下反应得到胆酸丙炔酰胺配体；(2)以2-甲基-5-醛基噻吩为原料，在冰浴条件下溴化得到3-溴-2-甲基-5-醛基噻吩；(3)在甲苯溶剂中，通过加热回流将3-溴-2-甲基-5-醛基噻吩中的醛基用乙二醇保护得到噻吩溴代中间体；(4)在正丁基锂作用下，将(3)中得到的中间体与全氟环戊烯反应生成对称双取代的全氟环戊烯；(5)在丙酮与水的混合溶剂中，将(4)中得到的噻吩双取代的全氟环戊烯中的缩醛还原成醛基，进一步在四氢呋喃中用硼氢化钠将醛基还原成醇羟基的对称噻吩双取代的全氟环戊烯；(6)在冰水浴氮气保护条件下，使用1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯（DBU）,将(5)中得到的全氟环戊烯与叠氮磷酸二苯酯（DPPA）反应，使全氟环戊烯中的羟基叠氮化得到含有叠氮的对称噻吩双取代的全氟环戊烯；(7)在负一价铜离子的作用下，利用click reaction合成方法将(6)中的含有叠氮的噻吩双取代的全氟环戊烯与(1)中得到的胆酸丙炔酰胺配体反应生成光致变色双噻吩联胆酸混联型对称全氟环戊烯,从而得到如分子结构式的目标化合物。