[发明专利]含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物及制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于有机光化学传感领域，涉及一种含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物及制备方法和应用。

背景技术

荧光化学传感器是利用其与被分析物作用产生一系列的物理化学变化，并且以输出荧光信号（荧光强度，发射波长，荧光寿命）的方式来达到检测目的一类方法。近年来，由于荧光化学传感器在食品分析，过程控制，环境监测，分子催化，生物荧光成像，医疗诊断等领域的巨大潜在应用前景，基于荧光化学传感来选择性识别客体已在分子领域得到越来越多的关注和研究。因为荧光化学传感器具有操作简单，高选择性和灵敏的的特点，以及具有空间和时间分辨率的优势，故荧光化学传感器可以作为一个能检测和分析各种不同客体的有力工具，同时还可对生物体内和体外中的重要生物活性成分进行传感检测，实时跟踪以了解这些重要生物成分在细胞中所担当的角色。

在众多荧光化学传感器中，具有光致变色特性的新型有机功能材料由于其可以实现可逆地在两个具有不同光谱性质的异构体之间相互转化，利用光致变色过程中荧光强度的可逆性改变达到构建具有多功能可寻址开关的荧光化学传感器而得到了广大研究者的关注。由M. Irie领导的研究小组设计合成，发展了一类全氟环戊烯二芳基乙烯光致变色化合物，取得了鼓舞人心的结果。该类化合物表现出良好的热稳定性、耐疲劳性、高环化量子产率和灵敏度等优点，在总体性能上接近应用水平，是继螺吡喃、俘精酸酐之后，又一类在光控开关材料领域及新型光电器件方面具有很好应用前景的化合物。迄今为止，将苯并咪唑环引入传统型全氟环戊烯分子中，使其具有检测阴阳离子的光致变色二芳烯荧光探针尚未见任何文献和专利报道。

发明内容

本发明的目的就是提供一种含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物及制备方法和应用。

本发明的含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物的分子结构式如下：

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本发明的含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物的通用合成方法是：以2-甲基噻吩为原料，在冰浴条件下溴化，然后通过正丁基锂与硼酸三丁酯反应，生成2-甲基-3-溴-5-硼酸基噻吩，以三苯基磷钯作催化剂，通过Suzuki偶联反应将末端含有供电子效应的甲氧基苯与噻吩环连接起来；在正丁基锂作用下，进一步生成单取代的全氟环戊烯；同时将2-甲基-5-醛基噻吩在冰浴条件下溴化得到3-溴-2-甲基-5-醛基噻吩；然后在甲苯溶剂中，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；并与单代全氟环戊烯在正丁基锂的作用下低温反应，再进一步将得到的双代产物在丙酮和水的混合溶剂中还原为醛基；最后与2-2氨基苯并咪唑在无水乙醇溶剂加热回流，从而得到如分子结构式的目标化合物。

本发明的含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物的用途有：作为构建荧光探针的光开关分子骨架；参杂高分子材料或制成膜片，实用于超高密度、可擦写有机光子型信息存储材料；用于制备光控开关元件；用于制备光致变色发光器件等。

本发明的含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物的优点主要有以下几个方面：

1、这种新型的含苯并咪唑基团不对称全氟环戊烯光致变色材料在溶液和晶相中均可保持良好的光致变色性能，并且溶液中的开环态和闭环态均具很好的化学和热稳定性、显著的抗疲劳性、较高的环化量子产率、较强的荧光性能和很好的灵敏度等优越性能；

2、该化合物作为构建荧光生物探针的光开关分子骨架，对于研究生物系统具有重要的价值；

3、本发明在分子水平上了解该新型荧光探针的结构与离子识别性能的关系，有利于阐述和提高荧光传感的机理和分子设计水平，为开发更先进更实用的传感系统提供经验；

4、本发明的含苯并咪唑基团的全氟环戊烯类二芳烯光致变色材料成功用于高密度全息光存储，其存储属性为可擦写光子型存储；

5、与对称型全氟环戊烯材料相比较，其制备材料的成本相对较低，应用前景更大。

附图说明

图1为本发明的含有苯并咪唑基团的不对称全氟环戊烯光致变色荧光探针化合物的分子式；

图2 为本发明化合物的光致变色反应示意图；

图3为本发明化合物在溶液、晶体中光致反应前后颜色变化图；

图4为本发明化合物的晶体结构示意图；